18.如圖所示的電路中,電源兩端的電壓不變.閉合開關(guān)S,當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RA時,電壓表示數(shù)為U1,電流表示數(shù)為I1,電阻R1與滑動變阻器消耗的電功率之和為P1;當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RB時,電壓表示數(shù)為U2,電流表示數(shù)為I2,電阻R1與滑動變阻器消耗的電功率之和為P2,且電阻R2消耗的電功率變化了0.75W.已知:電阻R1:R2=1:2;U1:U2=2:3;I2=0.1A;P1=P2.求:
(1)電流表的示數(shù)I1 與I2的比值;
(2)電阻R2的阻值;
(3)電阻RB與R1的比值;
(4)電路所消耗的最大電功率Pmax.(請畫出相關(guān)電路狀態(tài)的等效電路圖)

分析 由電路分析可知,三個電阻串聯(lián),先畫出滑動變阻器接入電路中的電阻為RA和RB時的等效電路圖.
(1)知道電阻R1與滑動變阻器消耗的電功率之和以及電壓表示數(shù)之比,根據(jù)P=UI求出電路中的電流;
(2)根據(jù)P=I2R表示出兩圖中R2消耗的電功率之比,根據(jù)電阻R2消耗的電功率變化了0.75W得出等式得出圖乙中R2消耗的電功率即可求出電阻R2的阻值;
(3)根據(jù)歐姆定律表示出兩圖中電壓表的示數(shù)之比即可得出R1、RA、RB之間的關(guān)系,根據(jù)電源的電壓不變得出R1、RA、R2、RB之間的關(guān)系,然后結(jié)合R1、R2的比值求出R1、RA、RB的阻值,進一步求出電阻RB與R1的比值;
(4)根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律結(jié)合圖乙求出電源的電壓,當(dāng)滑動變阻器的滑片P在右端時,R1和R2串聯(lián),電路消耗功率最大,根據(jù)電阻的串聯(lián)和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出電路所消耗的最大電功率.

解答 解:當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RA時,等效電路圖如圖甲所示;
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為RB時,等效電路圖如圖乙所示.

(1)因P1=U1I1,P2=U2I2,P1=P2,U1:U2=2:3,
所以,由P=UI可得:
$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{\frac{{P}_{1}}{{U}_{1}}}{\frac{{P}_{2}}{{U}_{2}}}$=$\frac{{U}_{2}}{{U}_{1}}$=$\frac{3}{2}$;
(2)由P=I2R可得,甲乙兩圖中電阻R2消耗的電功率之比:
$\frac{{P}_{R2}}{{P}_{R2}′}$=$\frac{{{I}_{1}}^{2}{R}_{2}}{{{I}_{2}}^{2}{R}_{2}}$=($\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$)2=($\frac{3}{2}$)2=$\frac{9}{4}$,
由電阻R2消耗的電功率變化了0.75W可得:
△PR2=PR2-PR2′=$\frac{9}{4}$PR2′-PR2′=$\frac{5}{4}$PR2′=0.75W,
解得:PR2′=0.6W,
則電阻R2的阻值:
R2=$\frac{{P}_{R2}′}{{{I}_{2}}^{2}}$=$\frac{0.6W}{(0.1A)^{2}}$=60Ω;
(3)因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,由I=$\frac{U}{R}$可得,兩電壓表的示數(shù)之比:
$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$=$\frac{{I}_{1}({R}_{1}+{R}_{A})}{{I}_{2}({R}_{1}+{R}_{B})}$=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×$\frac{{R}_{1}+{R}_{A}}{{R}_{1}+{R}_{B}}$=$\frac{3}{2}$×$\frac{{R}_{1}+{R}_{A}}{{R}_{1}+{R}_{B}}$=$\frac{2}{3}$,
整理可得:5R1+9RA=4RB-----------①
因電源的電壓不變,
所以,$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$=$\frac{{R}_{1}+{R}_{B}+{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{A}+{R}_{2}}$=$\frac{3}{2}$,
整理可得:R1+3RA+R2=2RB--------------②
由題意可知,R1:R2=1:2----------③
由①②③式得:R1=30Ω,RB=60Ω,RA=10Ω,
則$\frac{{R}_{B}}{{R}_{1}}$=$\frac{60Ω}{30Ω}$=$\frac{2}{1}$;
(4)電源的電壓:
U=I2(R1+RB+R2)=0.1A×(30Ω+60Ω+60Ω)=15V,
當(dāng)滑動變阻器的滑片P在右端時,R1和R2串聯(lián),如圖丙所示,電路消耗功率最大,

則Pmax=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{(15V)^{2}}{30Ω+60Ω}$=2.5W.
答:(1)電流表的示數(shù)I1與I2的比值為3:2;
(2)電阻R2的阻值為60Ω;
(3)電阻RB與R1的比值為2:1;
(4)電路所消耗的最大電功率為2.5W.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,難點在于公式聯(lián)立求解上,很多同學(xué)最怕這種全是用字母代替的題目,不過只要能做到思路清晰是可以順利求解的.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

8.如圖所示,下列說法中不正確的是(  )
A.
錘頭由于慣性繼續(xù)向下運動就會緊緊地套在錘柄上
B.
做慣性實驗時同體積的鐵球比同體積的塑料球好
C.
用刷子刷冰面可減小摩擦從而增大冰壺的慣性
D.
安全氣囊和安全帶可同時防止緊急剎車而對人體的傷害

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:填空題

9.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),以一種新式鈣鈦礦為原料的太陽能電池對太陽能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化效率可高達50%,為當(dāng)前市面上太陽能電池轉(zhuǎn)化效率的2倍.如果某工廠安裝了總功率為200kw的鈣鈦礦太陽能電池發(fā)電系統(tǒng),一天的有效光照時間為9h,則該發(fā)電系統(tǒng)一天能發(fā)電900度;該發(fā)電系統(tǒng)一天的發(fā)電量,如果由熱電轉(zhuǎn)化效率為30%的熱電廠來完成,需燃燒熱值為3.0×107J/kg的煤360kg.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

6.如圖所示是一個由電流表、滑動變阻器、拉桿、彈簧和電阻R組成的簡易電子測力計,并將電流表示數(shù)改裝成力的數(shù)值.下列接線柱的連接方案不正確的是( 。
A.A→b,B→cB.A→b,B→aC.A→a,B→bD.A→b,B→d

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:解答題

13.在“研究電磁鐵”的實驗中,為了增加電磁鐵的磁性,小華同學(xué)提出了以下方案:
①增大電磁鐵中的電流          ③抽出電磁鐵的鐵芯
②減少線圈的匝數(shù)              ④增加線圈的匝數(shù)
在上述方案中,經(jīng)實驗證實,正確的作法是C
A.①、②方案    B.②、④方案   C.①、④方案       D.②、③方案.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:填空題

3.入冬以來、寒流突降,為了防止凍傷,雙手可以摩擦發(fā)熱,這是通過做功的方式增加手的內(nèi)能;也可以手捧熱水袋使手變暖,這是通過熱傳遞的方式增加手的內(nèi)能.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:填空題

10.寒冬,戴眼鏡的人從寒冷的室外(選填“溫暖的室內(nèi)”或“寒冷的室外”)走進溫暖的室內(nèi)(選填“溫暖的室內(nèi)”或“寒冷的室外”)時,眼鏡片上會出現(xiàn)水霧,從而導(dǎo)致看不清東西.此過程中水蒸氣要放出(選填“吸收”或“放出”)熱量.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:解答題

7.某人從家坐出租車上班,在平直的公路上勻速行駛,下面方框內(nèi)是他乘車到達目的地時的車費發(fā)票的有關(guān)內(nèi)容.求:
(1)出租車行駛的時間;
(2)出租車行駛的速度是多少m/s,等于多少km/h?

查看答案和解析>>

科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

8.如圖是用“伏安法”測電阻時,電壓表和電流表的兩種接法,如果被測電阻的阻值較小,則( 。
A.甲方法的結(jié)果偏大B.乙方法的結(jié)果偏大
C.兩種方法結(jié)果都偏大D.兩種方法結(jié)果都偏小

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊答案