Question

11．在學(xué)習(xí)了電學(xué)知識后，同學(xué)們嘗試“設(shè)計電路和編制習(xí)題”，老師提供了以下器材：電源、兩個“12V 18W”的電阻和若干開關(guān)、足量導(dǎo)線．

（1）李軍第一個完成設(shè)計，他設(shè)計的電路如圖1所示．他編制的試題是：“在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S₁，通電5min產(chǎn)生多少熱量？”請寫出計算過程．
（2）王華思考一會兒，設(shè)計了能提供兩種功率工作的電路．編制的試題是：“在李軍設(shè)計的電路基礎(chǔ)上再連一個開關(guān)，使電路能以兩種功率工作，其大、小功率之比是2：1．”
（3）張明經(jīng)過認真思考后，再使用了第三個開關(guān)，設(shè)計了能提供三種功率工作的電路．請你在圖2中的方框內(nèi)，畫出張明所設(shè)計的最終電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電功的計算公式W=UIt求出電阻產(chǎn)生的熱量；
（2）將開關(guān)與一個電阻并聯(lián)，然后根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出功率的大小，然后求出兩次功率之比即可；
（3）使電路中的總電阻不同，即讓一個電阻工作，另一個電阻短路或斷路；使兩個電阻串聯(lián)；使兩個電阻并聯(lián)

解答 解：（1）電阻的阻值：
R=$\frac{{U}^{2}}{P}$=$\frac{（12V）^{2}}{18W}$=8Ω
通過電阻的電流：
I=$\frac{U}{2R}$=$\frac{12V}{8Ω×2}$=0.75A
電路通電5min產(chǎn)生的熱量：
Q=I²R_串t=（0.75A）²×2×8Ω×60s×5=2.7×10³J
（2）如圖所示：

使開關(guān)S₂與R₂并聯(lián)，當(dāng)開關(guān)S₂閉合時電路中的功率為：P₁=$\frac{{U}^{2}}{R}$，
當(dāng)開關(guān)S₂斷開時，電路中的功率為：P₂=$\frac{{U}^{2}}{2R}$
所以P₁：P₂=2：1
（3）如圖所示：

故答案為：（1）熱量為2.7×10³J；（2）2：1；（3）如圖所示．

點評 本題主要考查了電阻的串聯(lián)和并聯(lián)的知識，同時考查了短路的有關(guān)應(yīng)用，屬基礎(chǔ)知識的考查；會設(shè)計串并聯(lián)電路，會靈活應(yīng)用歐姆定律和電功的計算公式，會靈活應(yīng)用功率的計算公式．