人教版初中物理电学难题及解析(精选)(5)

3. 某校的同学们在研究电路消耗的电功率与电阻的关系时设计了如图4所示的电路，滑动变阻器的最大阻值为R3。当滑动变阻器的滑片P置丁最左端时，只闭合开关S i, 滑动变阻器的功率为P3,电压表的示数为Ui,电路中的电流为Ii;当滑动变阻器的滑片P置丁最左端时，只闭合开关S2时，滑动变阻器的功率为P3',电压表的示数为U2, 电路中的电流为I2,此时电路的总电功率为4 W。已知U

U2

两端电压保持不变。（6分）

（1）求I i与I2之比

（2）请你计算出电阻R i与电阻R2的比值。

（3）请你回答：如何通过开关的断开与闭合以及滑动变阻器滑片位置的改变，使整个电路消耗的总电功率最大;并请你计算出这个总电功率。

.解：

（1）滑动变阻器的滑片P置丁最左端时，只闭合开关S i；等效电路如图（甲）所示（2）滑动变阻器的滑片P置丁最左端时，只闭合开关S2；等效电路如图（乙）所示（3）滑动变阻器的滑片P置丁最右端时，开关S i、S2都闭合；等效电路如图（丙）

----------------------------------------- （三个电路图正确i分）

由图甲、图乙得：

.3推=9 ...亏 _________________ i 分

R3 =5Ri ---------------------------------------------------------------------------

由图（乙）（丙）U 一定：

P=Pi+P2=V3P P 禺=也9% =45W- ------------------------------------------------------ 2分

3,旦9,电路中电源

8 P3 4

U1

I

U!

R L

1

--------------------- i

I =3_一R2R3

I 2R i R3

R3 =2 R2-3 R i

所示，电路消耗的电功率达到最大值P

IR i3 =-

I R2 8

U一

定:

.c