Question

在圖中，ab兩端電壓u恒定不變．若cd兩端接電壓表，則電壓表的示數(shù)為60伏．若cd兩端接電流表，則電流表的示數(shù)為3安；若cd兩端接電阻R₃，則R₁、R₂、R₃消耗的電功率相等．求三個電阻的阻值和ab兩端的電壓U．

Answer 1

【答案】分析：①cd兩端接電壓表，電阻R₁與R₂串聯(lián)，此時電壓表測R₂兩端電壓，U₂=60V；
②cd兩端接電流表，R₂被短路，電流表測通過R₁的電流，此時可得到電源電壓的表達式U=3R₁；
③cd兩端接電阻R₃，則R₂與R₃并聯(lián)后再與R₁串聯(lián)，又R₁、R₂、R₃消耗的電功率相等，根據(jù)R=故可得 R₃=R₂；
④因R₁與并聯(lián)后的R₂R₃串聯(lián)，又R₃=R₂，故可得通過R₁的電流為通過R₂或R₃支路電流的2倍，此時P₁=P₂=P₃，即：I₁²R₁=I₂²R₂=I₃²R₃；
⑤代入后分析整理出答案．
解答：解：①cd兩端接電壓表，電阻R₁與R₂串聯(lián)，此時電壓表測R₂兩端電壓，即U₂=60V，
此時電路中的電流為，電源電壓為U=（R₁+R₂）------①
②cd兩端接電流表，R₂被短路，電流表測通過R₁的電流，則電源電壓為U=3AR₁--------②；
③cd兩端接電阻R₃，則R₂與R₃并聯(lián)，又R₁、R₂、R₃消耗的電功率相等，根據(jù)R=故可得R₃=R₂；
④因R₁與并聯(lián)后的R₂R₃串聯(lián)，又R₃=R₂，故可得通過R₁的電流為通過R₂或R₃支路電流的2倍，即：I₁=2I₂=2I₃，--------③
此時P₁=P₂=P₃，即：I₁²R₁=I₂²R₂=I₃²R₃，-----------④
將③代入④后整理得，R₁=，--------⑤
將⑤代入①②后整理得：R₂=100Ω
所以R₃=R₂=100Ω，R1==25Ω，
電源電壓：U=3A×R₁=3A×25Ω=75V．
答：電阻分別為R₁=25Ω，R₂=100Ω，R₃=100Ω；電源電壓為U=75V．
點評：分析這類題目時，先根據(jù)題目中的變化情況分析電路的狀態(tài)是怎樣連接的，再判斷電流表或電壓表是測哪一個的電流或電壓，最后去列式計算．
本題的關(guān)鍵點在R₂與R₃并聯(lián)，且消耗的功率相等，根據(jù)R=可知，R₂R₃相等，再根據(jù)串并聯(lián)電路的特點和歐姆定律去分析．