Question

9．一種熔膠裝置的簡化電路如圖所示，電源電壓12V，R₁和R₂是兩個(gè)阻值相等的電子元件，S₁、S₂和S₃是三個(gè)聯(lián)動(dòng)開關(guān)；當(dāng)S₁閉合時(shí)，S₂和S₃同時(shí)斷開；當(dāng)S₁斷開時(shí)，S₂和S₃同時(shí)閉合．
（1）當(dāng)S₁閉合時(shí)，兩電子元件串聯(lián)；當(dāng)S₁斷開時(shí)，兩電子元件并聯(lián)．（填“并聯(lián)”或“串聯(lián)”）
（2）S₁閉合時(shí)電路的總電阻是S₁斷開時(shí)的4倍；
（3）聯(lián)動(dòng)開關(guān)在某種工作狀態(tài)下，該電路在1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為1728J，請(qǐng)通過計(jì)算說明聯(lián)動(dòng)開關(guān)的工作狀態(tài)，設(shè)每個(gè)電子元件的電阻為10Ω．

Answer 1

分析 （1）所有用電器共同組成一個(gè)通路，彼此串聯(lián)；每個(gè)用電器獨(dú)立與電源組成通路，彼此并聯(lián)；
（2）根據(jù)串并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)判斷；
（3）已知電路產(chǎn)生的熱量、通電時(shí)間和電源電壓，可以得到電路總電阻；根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)確定連接關(guān)系，最后確定工作狀態(tài)．

解答 解：
（1）當(dāng)S₁閉合時(shí)，電流從正極到R₂、R₁、開關(guān)S₁、回到負(fù)極，所有兩電子元件串聯(lián)；
當(dāng)S₁斷開時(shí)，電流從正極出發(fā)分為兩支：一支經(jīng)開關(guān)S₂、電阻R₁、開關(guān)S₃、回到負(fù)極；另一支經(jīng)電阻R₂、開關(guān)S₃回到負(fù)極，所以兩電子元件并聯(lián)；
（2）設(shè)每個(gè)元件的電阻為R₀．
當(dāng)S₁閉合時(shí)，電路電阻為R_串=R₁+R₂=2R₀，
當(dāng)S₁斷開時(shí)，電路電阻為R_并=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{0}}{2}$，
所以S₁閉合時(shí)電路的總電阻是S₁斷開時(shí)的$\frac{{R}_{串}}{{R}_{并}}$=$\frac{2{R}_{0}}{\frac{{R}_{0}}{2}}$=$\frac{4}{1}$=4倍；
（3）因?yàn)镼=$\frac{{U}^{2}}{R}•t$，
所以電路電阻為R=$\frac{{U}^{2}}{Q}•t$=$\frac{（12V）^{2}}{1728J}×60s$=5Ω，
已知每個(gè)電子元件的電阻為10Ω，所以兩個(gè)元件并聯(lián)，屬于S₁斷開、S₂S₃閉合狀態(tài)．
答：
（1）串聯(lián)；并聯(lián)；
（2）4；
（3）聯(lián)動(dòng)開關(guān)S₁斷開、S₂S₃閉合狀態(tài)．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是動(dòng)態(tài)電路的分析及串聯(lián)電路、并聯(lián)電路特點(diǎn)和焦耳定律的應(yīng)用，根據(jù)開關(guān)開合確定電路連接關(guān)系，是解答此類問題的第一步．