Question

18．在學習了電學知識后，同學們嘗試“設計電路和編制習題”，老師提供了以下器材：電源、兩個“12V 18W”的電阻和若干開關、導線．
（1）小剛第一個完成設計，他設計的電路如圖所示．他編制的試題是：“在圖（1）所示的電路中，閉合開關S₁，通電5min產生多少熱量？”請你解答此題．
（2）小吳思考一會兒，設計了能提供兩種功率工作的電路．他編制的試題是：“在小剛設計的電路上再加一個開關，使電路能以兩種功率工作，其大、小功率之比是2：1．”
請你在原圖（1）中完成小剛的設計，并將電路大小功率之比填入空格中．
（3）小王經過認真思考后用了三個開關，設計了能提供三種功率工作的電路．請你在圖（2）的虛框內電路的基礎上，畫出小王所設計的電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據電功的計算公式W=UIt求出電阻產生的熱量；
（2）將開關與一個電阻并聯(lián)，然后根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出功率的大小，然后求出兩次功率之比即可；
（3）使電路中的總電阻不同，即讓一個電阻工作，另一個電阻短路或斷路；使兩個電阻串聯(lián)；使兩個電阻并聯(lián)．

解答 解：（1）電阻的阻值：
R=${\frac{U}{P}}^{2}$=$\frac{（12V）^{2}}{18W}$=8Ω
通過電阻的電流：
I=$\frac{U}{2R}$=0.75A
電路通電5min產生的熱量：
Q=I²R_串t=（0.75A）²×2×8Ω×60s×5=2.7×10³J
（2）如圖所示：

使開關S₂與R₂并聯(lián)，當開關S₂閉合時電路中的功率為：
P₁=$\frac{{U}^{2}}{R}$
當開關S₂斷開時，電路中的功率為：
P₂=$\frac{{U}^{2}}{2R}$
所以P₁：P₂=2：1
（3）如圖所示：

答：（1）通電5min產生熱量是2.7×10³J；（2）2：1；（3）見上圖．

點評 會設計串并聯(lián)電路，會靈活應用歐姆定律和電功的計算公式，會靈活應用功率的計算公式．