Question

如圖所示電路中，電源電壓保持不變，滑動(dòng)變阻器R₃的最大阻值為50Ω．當(dāng)滑片P滑至A端，閉合開關(guān)S₁和S₂時(shí)，電流表的示數(shù)為I₁，電壓表的示數(shù)為U₁；當(dāng)滑片P滑至A端，只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電流表的示數(shù)為I₂，電壓表的示數(shù)為U₁′，電阻R₁消耗的電功率為P₁′；當(dāng)滑片P滑至B端，只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電流表的示數(shù)為I₃，電阻R₁消耗的電功率為P₁″，電阻R₂消耗的電功率為0.5W．若U₁：U₁′=2：1，P₁′：P₁″=9：4；
求：
（1）I₁：I₂為多大？
（2）電源電壓為多少伏？
（要求畫等效電路圖）

Answer 1

解：當(dāng)滑片P位于A端，S₁、S₂合時(shí)，等效電路如圖甲所示；
當(dāng)滑片P位于A端，只S₁合時(shí)，等效電路如圖乙所示；
當(dāng)滑片P位于B端，只S₁合時(shí)，等效電路如圖丙所示；

（1）由圖甲、乙得：==，
解得：=--------①
（2）由圖乙、丙得：==，
解得：=-------②
因電源的電壓不變，
所以由圖甲、乙得：U=I₁R₁=I₂（R₁+R₂）------③
由圖乙、丙得：U=I₂（R₁+R₂）=I₃（R₁+R₂+R₃）----④
由①②③④式得：R₁=R₂=R₃=50Ω，
根據(jù)P=I²R，由圖丙得：
P₁″=P₂″=P₃″=0.5W，
由歐姆定律可知：U₁″=U₂″=U₃″
電阻R₂兩端的電壓為U₂″===5V，
所以電源的電壓為U=U₁″+U₂″+U₃″=5V+5V+5V=15V．
答：（1）I₁：I₂為為2：1；
（2）電源電壓為15V．
分析：根據(jù)題意先畫出三種情況下的等效電路圖；
（1）根據(jù)甲乙兩圖中電壓表的示數(shù)和歐姆定律求出兩電流之比；
（2）由乙丙兩圖電阻R₁消耗的電功率和P=I²R求出兩電流之比，根據(jù)電源的電壓不變和歐姆定律列出等式，解方程求出電阻的大小，由P=I²R和P=可知三電阻兩端的電壓相等，根據(jù)U=求出R₂兩端的電壓，進(jìn)一步求出電源的電壓．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵：一是畫出三種情況下的等效電路圖，二是靈活運(yùn)用歐姆定律、串聯(lián)電路的特點(diǎn)、電功率的公式．