分析 (1)只闭合S1时R1和R3串联,只闭合S2时R2和R3串联,根据P=I2R表示出电阻R3消耗的电功率结合比值求出两电流关系,根据欧姆定律表示出电压表的示数,结合电流关系即可求出电阻R1与电阻R2的比值;
(2)根据电压不变时,通过的电流与电阻成反比,得出三个电阻间的关系,根据欧姆定律求出只闭合S2时电路中的电流大小,根据P=I2R表示出此时的R2的电功率,得出电源电压U与R2的关系;
当S1、S2、S3都闭合时,R1和R2并联,此时电路中的总电阻最小,电路的总功率最大,根据并联电路的电压特点和P=$\frac{{U}^{2}}{R}$ 表示出R1和R2的电功率,两者之和即为最大总功率.
解答 解:(1)只闭合S1时,R1和R2串联,等效电路图如图1所示;只闭合S2时,R2和R3串联,等效电路图如图2所示.
因P=I2R,且P3:P3′=4:1,
$\frac{{P}_{3}}{{P′}_{3}}=\frac{{{I}_{1}}^{2}{R}_{3}}{{{{I}_{2}}^{2}R}_{3}}=(\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}})^{2}$=$\frac{4}{1}$,$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{2}{1}$,因I=$\frac{U}{R}$,且U1:U2=1:2,所以$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}=\frac{{{I}_{1}R}_{1}}{{{I}_{2}R}_{2}}=\frac{2}{1}×\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{1}{2}$,$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}=\frac{1}{4}$
(2)因电源的电压不变,通过导体电流与电阻成反比,$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}=\frac{{R}_{2}{+R}_{3}}{{R}_{1}{+R}_{3}}=\frac{{4R}_{1}{+R}_{3}}{{R}_{1}{+R}_{3}}=\frac{2}{1}$,
解得:R3=2R1,所以,R2=4R1=2R3,
图2中:I2=$\frac{U}{{R}_{2}{+R}_{3}}=\frac{U}{{R}_{2}+0.{5R}_{2}}=\frac{2U}{{3R}_{2}}$,P2=I22R2=$(\frac{2U}{{3R}_{2}})^{2}{×R}_{2}=\frac{4}{9}\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=1.6W,
即 $\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=3.6W,
当S1、S2、S3都闭合时,R1和R2并联,此时R总最小,电路的总功率最大.
因并联电路中各支路两端的电压相等,所以,电路消耗的最大功率为
P=P1+P2′=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{1}}+\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}=\frac{{U}^{2}}{0.2{5R}_{2}}+\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}=5\frac{{U}^{2}}{{R}_{2}}$=5×3.6W=18W.
答:(1)电阻R1与电阻R2的比值为1:4;
(2)当S1、S2、S3都闭合时,电路消耗总功率最大,最大为18W.
点评 弄清三种情况下电路的连接形式,结合已知的几个等式2U1=U2,P3=4P3′,从R2消耗的电功率为1.6W为突破口,是解决本题的关键,属于压轴题.
科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 硫酸 | B. | 汽油 | C. | 盐水 | D. | 水 |
查看答案和解析>>
科目:初中物理 来源: 题型:填空题
查看答案和解析>>
科目:初中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
实验次数 物理量 | 1 | 2 | 3 |
钩码重G/N | 4 | 4 | 6 |
钩码上升高度h/m | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
绳端拉力F/N | 1.8 | 1.6 | 2.4 |
绳端移动距离s/m | 0.3 | 0.4 | 0.3 |
机械效率η | 74.1% | 62.5% |
查看答案和解析>>
科目:初中物理 来源: 题型:计算题
查看答案和解析>>
科目:初中物理 来源: 题型:实验探究题
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com