Question

（2012?隨州）如圖所示的電路，已知R₁=R₂=R₀（R₀為已知定值電阻），若只閉合K₁時(shí)R₁的電功率與K₁、K₂都閉合時(shí)R₁與R₂并聯(lián)產(chǎn)生的電功率相等，求：
①R_x=？
②在只閉合K₁和K₁、K₂都閉合兩種工作狀態(tài)下，R_x消耗的功率之比．

Answer 1

分析：①只閉合K₁時(shí)，電阻R₁與R_x串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)和歐姆定律表示出電路中的電流，再根據(jù)公式P=I²R表示出知道R₁的電功率．當(dāng)K₁、K₂都閉合時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)后與R_x串聯(lián)，首先根據(jù)并聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出并聯(lián)部分的電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)計(jì)算出電路中的總電阻，根據(jù)歐姆定律表示出電路中的電流，最后再根據(jù)公式P=I²R表示出R₁與R₂并聯(lián)產(chǎn)生的電功率；根據(jù)題意聯(lián)立等式即可求出R_x．
②根據(jù)公式P=I²R表示出只閉合K₁和K₁、K₂都閉合兩種工作狀態(tài)下R_x消耗的功率，再結(jié)合R_x的阻值即可得出答案．

解答：解：
①只閉合K₁時(shí)，電阻R₁與R_x串聯(lián)，如圖1所示：

此時(shí)電路中的總電阻為：R=R₁+R_X=R₀+R_X，而電源電壓為U，
∴此時(shí)電路中的電流為：I₁=

U

R

=

U

R0+RX

，
則電阻R₁的電功率為；P₁=I₁²R₁=（

U

R0+RX

）²R₀．
當(dāng)K₁、K₂都閉合時(shí)，R₁、R₂并聯(lián)后與R_x串聯(lián)，如圖2所示：

電阻R₁、R₂并聯(lián)后當(dāng)電阻為：R_并=

R1?R2

R1+R2

=

R0?R0

2R0

=

R0

2

，
則此時(shí)電路中的總電阻為：R_串=R_并+R_X=

R0

2

+R_X，
此時(shí)電路中的電流為；I₂=

U

R串

=

U

R0 2 +RX

，
∴電阻R₁與R₂并聯(lián)產(chǎn)生的電功率為：P_并=I₂²R_并=（

U

R0 2 +RX

）²

R0

2

，
從題可知，P₁=P_并，
即：=（

U

R0+RX

）²R₀=（

U

R0 2 +RX

）²

R0

2

，
解得：R_X=

2

2

R₀．
②在圖1狀態(tài)下，R_x消耗的功率為：P_X1=I₁²R_X=（

U

R0+RX

）²R_X，
在圖2狀態(tài)下，R_x消耗的功率為：P_X2=I₂²R_X=（

U

R0 2 +RX

）²R_X，
而R_X=

2

2

R₀，
∴

PX1

PX2

=

( U R0+Rx )2Rx

( U R0 2 +Rx )2Rx

=

1

2

．
答：①R_x的阻值為

2

2

R₀．
②在只閉合K₁和K₁、K₂都閉合兩種工作狀態(tài)下，R_x消耗的功率之比為1：2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)和串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)，關(guān)鍵是開(kāi)關(guān)、閉合時(shí)電路串、并聯(lián)的辨別．本題考查了電功率公式的計(jì)算和歐姆定律公式的計(jì)算，弄清串、并聯(lián)電路中電流、電壓及電阻的關(guān)系是解本題的關(guān)鍵，難度較大．