物理
物理小组的同学们制作了一个多档位电热器.电热器中的R1、R2、R3为三根电热丝,其中电热丝R1的功率随电流变化的图象如图1所示.为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响,他们将电表接入图2所示的电路中(电源两端电压不变).在开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中,电压表示数之比为1:8.电热丝R2消耗的最大功率和最小功率之比为4:1,电流表的最大示数为1.9A.求:(1)电热丝R3的阻值;(2)电源两端的电压;(3)这个电热器在不同档位的电功率分别是多少瓦?

2019-06-21

物理小组的同学们制作了一个多档位电热器.电热器中的R1、R2、R3为三根电热丝,其中电热丝R1的功率随电流变化的图象如图1所示.为了分析接入电路的电阻对电热器的电功率的影响,他们将电表接入图2所示的电路中(电源两端电压不变).在开关S1、S2都断开或都闭合所形成的两个电路状态中,电压表示数之比为1:8.电热丝R2消耗的最大功率和最小功率之比为4:1,电流表的最大示数为1.9A.求:

(1)电热丝R3的阻值;
(2)电源两端的电压;
(3)这个电热器在不同档位的电功率分别是多少瓦?
优质解答
(1)先画出开关都闭合和都断开时的等效电路图,电压表测R1两端的电压,电流表测总电流;再根据图象1可知,当通过R1的电流为0.1A时,电阻R1的功率为1W,根据R=求出R1的阻值;根据图1和图2中电压表的示数关系求出图1中R1两端的电压与电源电压之间的关系;再根据电热丝R2消耗的最大功率和最小功率之比求出R2两端的电压与电源电压之间的关系,利用串联电路电压关系,进一步求出图1中三电阻两端电压关系,最后根据欧姆定律和R1的阻值求出R3的阻值;
(2)当开关都闭合时,三电阻并联,根据并联电路电压关系和欧姆定律求出三条支路电流之间的比值,再根据电流表的示数求出通过R1支路的电流,再根据欧姆定律求出电源的电压;
(3)根据P=分别求出这个电热器在不同档位的电功率的值.
【解析】
开关都断开时等效电路图如图1所示;开关都闭合时等效电路图如图2所示;

(1)由图象1可知:R1===100Ω,
由图1、图2可得:=
∴U1=U,
===
=,U2=U,U3=U,
R1:R2:R3=U1:U2:U3=U:U:U=1:4:3,
∴R3=300Ω;
(2)当开关都闭合时,电流表示数最大为1.9A,
则I1:I2:I3==12:3:4
∴I1=1.2A,
U=I1R1=1.2A×100Ω=120V;
(3)当开关都闭合时,
P1档=++=++=228W,
当开关都断开时,
P2档===18W,
当只闭合S1时,
P3档===48W,
当只闭合S2时,
P4档===144W.
答:(1)电热丝R3的阻值为300Ω;
(2)电源两端的电压120V;
(3)这个电热器在不同档位的电功率分别为228W、18W、48W、144W.
(1)先画出开关都闭合和都断开时的等效电路图,电压表测R1两端的电压,电流表测总电流;再根据图象1可知,当通过R1的电流为0.1A时,电阻R1的功率为1W,根据R=求出R1的阻值;根据图1和图2中电压表的示数关系求出图1中R1两端的电压与电源电压之间的关系;再根据电热丝R2消耗的最大功率和最小功率之比求出R2两端的电压与电源电压之间的关系,利用串联电路电压关系,进一步求出图1中三电阻两端电压关系,最后根据欧姆定律和R1的阻值求出R3的阻值;
(2)当开关都闭合时,三电阻并联,根据并联电路电压关系和欧姆定律求出三条支路电流之间的比值,再根据电流表的示数求出通过R1支路的电流,再根据欧姆定律求出电源的电压;
(3)根据P=分别求出这个电热器在不同档位的电功率的值.
【解析】
开关都断开时等效电路图如图1所示;开关都闭合时等效电路图如图2所示;

(1)由图象1可知:R1===100Ω,
由图1、图2可得:=
∴U1=U,
===
=,U2=U,U3=U,
R1:R2:R3=U1:U2:U3=U:U:U=1:4:3,
∴R3=300Ω;
(2)当开关都闭合时,电流表示数最大为1.9A,
则I1:I2:I3==12:3:4
∴I1=1.2A,
U=I1R1=1.2A×100Ω=120V;
(3)当开关都闭合时,
P1档=++=++=228W,
当开关都断开时,
P2档===18W,
当只闭合S1时,
P3档===48W,
当只闭合S2时,
P4档===144W.
答:(1)电热丝R3的阻值为300Ω;
(2)电源两端的电压120V;
(3)这个电热器在不同档位的电功率分别为228W、18W、48W、144W.
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