(2013?通州區(qū)一模)如圖所示的電路中,電源兩端電壓不變,燈的電阻不變.當開關S1閉合,S2斷開,滑動變阻器的滑片P移到B端時,R1的電功率為P1,電流表示數(shù)為I1;當開關S1斷開,S2 閉合時,R1 的電功率為 P′1,電流表示數(shù)為I2,此時燈L正常發(fā)光;當開關S1、S2 都斷開,滑動變阻器的滑片P在C點時,變阻器接入電路的電阻為RC,RC 的電功率為PC,電壓表V1的示數(shù)為U1,電壓表V2的示數(shù)為U2,已知U1:U2=3:2,
I1:I2=3:5,燈的額定功率為8W.電路通過斷開、閉合開關以及移動滑動變阻器的滑片P,形成的不同電路所消耗的最大電功率與最小電功率之比為3:1.求:
(1)P1與P′1的比值
(2)電阻R1與滑動變阻器最大阻值之比
(3)滑動變阻器的電功率PC
分析:(1)當S1閉合、S2斷開,滑片P在B端時,R3連入電路中的阻值最大,L被短路,R1和R3組成串聯(lián)電路;當S1斷開、S2閉合時,燈正常發(fā)光,R3被短路,R1和L組成串聯(lián)電路,而兩次R1的阻值保持不變,可利用電流I1與I2的比值和P=I2R求出P1與P′1的比值.
(2)當S1和S2都斷開,滑片P在B端時,R1、R2、L組成串聯(lián)電路,總電阻最大,總功率Pmin,當S1和S2都閉合時,電路中只有R1,總電阻最小,總功率Pmax.電源的電壓不變,可利用公式
Pmax
Pmin
=
Rmax
Rmin
求電阻R1與滑動變阻器最大阻值之比.
(3)先求出RC、RL之間的關系,當S1斷開、S2閉合時,燈正常發(fā)光,R3被短路,R1和L組成串聯(lián)電路,根據(jù)P=I2R求出此時的總功率,再根據(jù)電源的電壓不變求出當S1、S2都斷開,滑片P在C時電路的總功率,利用此時電路中電阻之間的關系求出滑動變阻器的電功率.
解答:解:當S1閉合、S2斷開,滑片P在B端時,電路如圖甲所示;當S1斷開、S2閉合時,燈正常發(fā)光,電路如圖乙所示;
當S1、S2都斷開,滑片P在C時,電路如圖丙所示.

(1)∵
I1
I2
=
3
5
,
P1
P1
=
I
2
1
R1
I
2
2
R1
=(
I1
I2
)
2
=
9
25
;
(2)當S1和S2都斷開,滑片P在B端時,電路如圖(A),總電阻最大,總功率Pmin;
當S1和S2都閉合時,電路如圖(B),總電阻最小,總功率Pmax

∵電源的電壓不變,
Pmax
Pmin
=
Rmax
Rmin
=
R1+RL+R3
R1
=
3
1
,
∴2R1=RL+R3----------------①
由甲、乙可知,電源的電壓不變時,則有:
I1
I2
=
R1+RL
R1+R3
=
3
5
,
∴2R1=3R3-5RL------------②
由①②兩式可得:3RL=R3,R1=2RL
R1
R3
=
2
3

(3)由圖丙可知:
U1
U2
=
R1+RL
RL+RC
=
3
2
,
∴2R1=RL+3RC--------------③
將R1=2RL代入③式得:RC=RL,
由乙圖可知,此時電路的總功率為P=
R1+RL
RL
PL=3PL=3×8W=24W,
因電源的電壓不變由乙丙兩圖可得:
P
P
=
R1+RL
R1+RL+RC
=
3
4

所以丙圖的總功率為:P=
3
4
P=18W,
所以PC=
RC
R1+RL+RC
P=
1
4
P=4.5W
答:(1)P1與P′1的比值為9:25;
(2)電阻R1與滑動變阻器最大阻值之比為2:3;
(3)滑動變阻器的電功率PC的功率為4.5W.
點評:本題考查了學生對串、并聯(lián)電路的辨別和串聯(lián)電路的特點以及歐姆定律的應用.本題難點是很多同學無法將三種狀態(tài)下的電流關系及電壓關系聯(lián)系在一起,故無法找到突破口.解答此類問題時,可將每一種情況中的已知量和未知量都找出來,仔細分析找出各情況中的關聯(lián),即可列出等式求解.
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0.16
0.16
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5
5
Ω.

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(1)在右邊方框內(nèi)畫出符合要求的電路圖.
(2)寫出主要實驗步驟.
(3)畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表.

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(1)重物A所受摩擦力f;
(2)重物B的重力GB

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