Question

如圖所示電路，電源兩端電壓保持不變．當只閉合開關(guān)S₁且滑片P在滑動變阻器的中點時，電阻R₁消耗的電功率為P₁，電壓表示數(shù)為U₁；當只閉合S₂且滑片P在滑動變阻器的最上端a時，電阻R₂消耗的電功率為P₂，電壓表示數(shù)為U₂，滑動變阻器消耗的電功率為18W．已知P₁：P₂=9：5，U₁：U₂=3：4．
求：（1）電阻R₁與滑動變阻器最大阻值之比．
（2）當只閉合S₁且滑片P在滑動變阻器的中點時，電阻R₁消耗的電功率．

Answer 1

【答案】分析：先畫出兩種情況的等效電路圖；
（1）根據(jù)電壓表的示數(shù)和歐姆定律求出兩電路圖中的電流關(guān)系，根據(jù)P=I²R結(jié)合R₁、R₂消耗的電功率以及電流關(guān)系求出兩電阻之間的關(guān)系，根據(jù)電源的電壓不變結(jié)合圖甲、圖乙中電流關(guān)系求出電阻R₁與滑動變阻器最大阻值之比；
（2）根據(jù)P=I²R表示出滑動變阻器消耗的電功率，再根據(jù)P=I²R表示出電阻R₁消耗的電功率，利用電流關(guān)系和電阻關(guān)系求出其大小．
解答：解：當只閉合開關(guān)S₁且滑片P在滑動變阻器的中點時，等效電路圖如圖甲所示；
當只閉合S₂且滑片P在滑動變阻器的最上端a時，等效電路圖如圖乙所示；

（1）∵U₁：U₂=3：4，
∴==，即=-------①
∵P₁：P₂=9：5，
∴=----------②
由①②兩式可得：=---------③
∵電源的電壓不變，
∴U=I₁（R_ab+R₁）=I₂（R_ab+R₂）--------④
由①③④兩式可得：R₁=R_ab，即R₁：R_ab=1：1；
（2）由圖乙可知P_ab=I₂²R_ab=18W，
當只閉合S₁且滑片P在滑動變阻器的中點時，
電阻R₁消耗的電功率P₁=I₁²R₁=（I₂）²×R_ab=×I₂²R_ab=×18W=40.5W．
答：（1）電阻R₁與滑動變阻器最大阻值之比為1：1；
（2）當只閉合S₁且滑片P在滑動變阻器的中點時，電阻R₁消耗的電功率為40.5W．
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用，關(guān)鍵是根據(jù)電壓表的示數(shù)關(guān)系和電阻消耗的電功率關(guān)系以及電源的電壓不變把題中的已知量與未知量聯(lián)系到一塊，然后得出比值關(guān)系并進行計算．