试题

题目:
青果学院(2013·锦江区二模)如图所示的部分电路中,电源电压U保持不变,a、b、c为三个接线柱.现备有三个电阻:R1=2Ω,R2=4Ω,R3=8Ω.
(1)若只在a、c间接入R1,则闭合开关S后,在1min内R1上产生的热量是270J,求电源电压;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3,求S闭合时电路消耗的总功率P1和S断开时电路消耗的总功率P2
(3)若要从R1、R2、R3中选取两个电阻,连入图中的虚线框内,使得S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的5倍,请你在如图中画出一种连接电路(电路应有两个电阻),并在连入电阻的上方标出该电阻的阻值;并计算出S闭合和断开两种状态下电路的总功率.
答案
解:(1)若只在a、c间接入R1时,电路为R1的简单的电路,
由Q=I2Rt=
U2
R
t可得,电源的电压:
U=
QR1
t
=
270J×2Ω
60s
=3V;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3时,当S闭合时电路为R2的简单电路,
电路消耗的总功率:
P1=
U2
R2
=
(3V)2
=2.25W,
当S断开时,R2与R3串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路消耗的总功率:
P2=
U2
R2+R3
=
(3V)2
4Ω+8Ω
=0.75W;
(3)∵根据题意知,S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的5倍,即P闭合:P断开=5:1,
∴在电源电压一定的情况下,根据P=
U2
R
可知:
R闭合:R断开=1:5,
所以选取电阻R1=2Ω,R3=8Ω,连接方式可以如下图所示:
青果学院
当S闭合时电路为R1的简单电路,电路消耗的总功率:
P1′=
U2
R1
=
(3V)2
=4.5W,
当S断开时,R1与R3串联,电路消耗的总功率:
P2=
U2
R1+R3
=
(3V)2
2Ω+8Ω
=0.9W.
答:(1)电源的电压为3V;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3,求S闭合时电路消耗的总功率为2.25W,S断开时电路消耗的总功率为0.75W;
(3)电路图的连接如上图所示,S闭合时电路的总功为4.5W,S断开时电路的总功率为0.9W.
解:(1)若只在a、c间接入R1时,电路为R1的简单的电路,
由Q=I2Rt=
U2
R
t可得,电源的电压:
U=
QR1
t
=
270J×2Ω
60s
=3V;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3时,当S闭合时电路为R2的简单电路,
电路消耗的总功率:
P1=
U2
R2
=
(3V)2
=2.25W,
当S断开时,R2与R3串联,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电路消耗的总功率:
P2=
U2
R2+R3
=
(3V)2
4Ω+8Ω
=0.75W;
(3)∵根据题意知,S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的5倍,即P闭合:P断开=5:1,
∴在电源电压一定的情况下,根据P=
U2
R
可知:
R闭合:R断开=1:5,
所以选取电阻R1=2Ω,R3=8Ω,连接方式可以如下图所示:
青果学院
当S闭合时电路为R1的简单电路,电路消耗的总功率:
P1′=
U2
R1
=
(3V)2
=4.5W,
当S断开时,R1与R3串联,电路消耗的总功率:
P2=
U2
R1+R3
=
(3V)2
2Ω+8Ω
=0.9W.
答:(1)电源的电压为3V;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3,求S闭合时电路消耗的总功率为2.25W,S断开时电路消耗的总功率为0.75W;
(3)电路图的连接如上图所示,S闭合时电路的总功为4.5W,S断开时电路的总功率为0.9W.
考点梳理
电功率的计算;焦耳定律的计算公式及其应用.
(1)若只在a、c间接入R1时,电路为R1的简单的电路,知道在1min内R1上产生的热量,根据Q=I2Rt=
U2
R
t求出电源电压;
(2)若在a、c间接入R2,在c、b间接入R3时,当S闭合时电路为R2的简单电路,根据P=
U2
R
求出电路消耗的总功率;当S断开时,R2与R3串联,根据电阻的串联和P=
U2
R
求出电路消耗的总功率;
(3)根据S闭合时电路消耗的总功率是S断开时电路消耗总功率的5倍和电源电压一定的特点,结合功率公式P=
U2
R
可知开关S闭合时和S断开时阻值关系,然后根据电阻的串并联画出连接的电路,再根据P=
U2
R
得出S闭合和断开两种状态下电路的总功率.
本题考查重点电路的连接设计和功率的计算,对于这类选择连接方式时,根据串联“越串越大的原则”,并联“越并越小的原则”,可迅速选出符合要求的.
计算题;电能和电功率.
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