Question

如圖所示電路中，電源兩端的電壓和燈絲的電阻均保持不變，定值電阻R₁=25W。只閉合開關(guān)S₁時，燈L正常發(fā)光；只閉合開關(guān)S₃時，燈L的實際功率為其額定功率的，R₂消耗的功率為0.5W；改變?nèi)齻�開關(guān)的狀態(tài)，在保證R₁工作的條件下，若R₁消耗的最大功率和最小功率之比為4∶1。求：

電源兩端的電壓U；

（請畫出相關(guān)的等效電路圖）

 

Answer 1

【答案】

（1）12.5W（2）10V

【解析】

試題分析：（1）只閉合開關(guān)S₁時，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。           

只閉合開關(guān)S₃時，電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。                  1分

由題意可知 ，所以I_額=4I ①          1分

同時對于圖1、2所示的兩電路狀態(tài)有

I_額R_燈=I（R₁+ R₂+ R_燈）  ②          1分

保證R₁處于工作狀態(tài)，有如下三種電路情況：

第一，開關(guān)S₃閉合，如圖2所示；

第二，開關(guān)S₂、S₃閉合，如圖3所示；

第三，開關(guān)S₁、S₂、S₃均閉合，如圖4所示。

對圖2、圖3、和圖4分析可知，處于圖2所示的狀態(tài)時R₁消耗的功率最小，記為P_1小；處于圖3、圖4所示的狀態(tài)時，R₁消耗的功率等大，均為最大功率，記為P_1大。所以依題意有

，解得R₂+R_燈=25W……③         1分

聯(lián)立上述三式，可解得：R_燈=12.5W， R₂=12.5W。          1分

（2）對圖2所示電路狀態(tài)有

P₂=I²R₂=0.5W，解得I=0.2A。

對此電路狀態(tài)根據(jù)歐姆定律有

U=I（R₁+ R₂+ R_燈）=0.2A×（25W+12.5W+12.5W）=10V。     1分

考點：歐姆定律及電功率計算公式的綜合應(yīng)用。

點評：解題的基礎(chǔ)在于弄清不同開關(guān)斷閉時的電路狀態(tài)，解題的關(guān)鍵在于如何把題目已知的關(guān)系用公式表達(dá)出來，并進(jìn)一步進(jìn)行推導(dǎo)．