Question

1．如圖所示，電源電壓U=15V且保持不變，R₁=5Ω，R₂是0～30Ω的滑動(dòng)變阻器，R₃是標(biāo)有“15V 9W”的電器（電阻保持不變）．
（1）當(dāng)R₃正常工作時(shí)，此時(shí)開(kāi)關(guān)S₁、S₂是閉合的還是斷開(kāi)的？
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)，電流表A₂的示數(shù)是多大？
（3）閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，移動(dòng)R₂的滑片P，電流表A₁最小示數(shù)為多大？此時(shí)整個(gè)電路消耗的電功率為多少？

Answer 1

分析 （1）用電器正常工作時(shí)，其實(shí)際電壓與額定電壓相等，根據(jù)題意可知，R3正常工作時(shí)，其兩端電壓等于15V即電源電壓，據(jù)此分析開(kāi)關(guān)的閉合情況；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)，R1與R3串聯(lián)，電流表A₂測(cè)電路電流，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，由I=$\frac{U}{R}$求解；
（3）閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，R₂與R₃并聯(lián)，電流表A₁測(cè)干路電流I_并，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)，干路上的電流最小，由P=UI求此時(shí)電路消耗的電功率．

解答 解：（1）R₃正常工作，其兩端實(shí)際電壓等額定電壓15V，即R₃兩端電壓等于電源電壓，可知，S₁須閉合，S₂可閉合可斷開(kāi)；
（2）S₁、S₂都斷開(kāi)，則R₁與R₃串聯(lián)，電流表A₂測(cè)電路電流I，
R₃=$\frac{{U}_{額}^{2}}{{P}_{額}}$=$\frac{（15V）^{2}}{9W}$=25Ω，
電路總電阻：R=R₁+R₃=5Ω+25Ω=30Ω，
電流表示數(shù)I=$\frac{U}{R}$=$\frac{15V}{30Ω}$=0.5A；
（3）由圖可知，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，R₂與R₃并聯(lián)，電流表A₁測(cè)干路電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大R_大=30Ω時(shí)，干路上的電流最小為I_小，
由P=UI可知，此時(shí)電路總功率最小，
通過(guò)變阻器電流：I_變=$\frac{U}{{R}_{大}}$=$\frac{15V}{30Ω}$=0.5A，
通過(guò)R₃電流：I₃=$\frac{{P}_{額}}{{U}_{額}}$=$\frac{9W}{15V}$=0.6A，
電流表最小示數(shù)I_小=I_變+I₃=0.5A+0.6A=1.1A，
電路消耗的最小功率P=UI=15V×1.1A=16.5W．
答：（1）當(dāng)R₃正常工作時(shí)，此時(shí)開(kāi)關(guān)S₁須閉合，S₂可閉合可斷開(kāi)；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)S₁、S₂都斷開(kāi)，電流表A₂的示數(shù)是0.5A；
（3）閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂，移動(dòng)R₂的滑片P，電流表A₁最小示數(shù)為1.1A，此時(shí)整個(gè)電路消耗的電功率為16.5W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是電路變化，要運(yùn)用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，理解用電器正常工作時(shí)，其實(shí)際電際與額定電壓相等，掌握功率公式及其變形的運(yùn)用．