Question

【題目】小蕊同學(xué)在學(xué)習(xí)了電學(xué)知識后，觀察到生活中的許多電熱器都有多個(gè)擋位，于是他利用電壓恒為10V的電源和兩個(gè)阻值不同的定值電阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的電路來探究電熱器的多擋位問題。已知R1＝20Ω、R2＝30Ω，請計(jì)算：

（1）S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，電路中的電流；

（2）S3斷開，S1、S2閉合時(shí)，通電5min電路消耗的電能；

（3）該電路的最大功率和最小功率之比。

Answer 1

【答案】（1）0.2A；（2）1000J；（3）25：6。

【解析】

（1）S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流；
（2）S3斷開，S1、S2閉合時(shí)，電阻R1短路，只有R2連入電路，根據(jù)

求出消耗的電能；
（3）當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，此時(shí)電路的總功率最小，根據(jù)求出最小功率；
當(dāng)S1、S2閉合，S3斷開時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路中的總功率最大，根據(jù)電阻的并聯(lián)特點(diǎn)求出電路中的總電阻，再根據(jù)求出最大功率；進(jìn)一步得出該電路的最大功率和最小功率之比。

（1）當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，則總電阻：R串＝R1+R2＝20Ω+30Ω＝50Ω；

所以，電路中的電流：；

（2）S3斷開，S1、S2閉合時(shí)，電阻R1短路，只有R2連入電路，

則通電5min電路消耗的電能：；

（3）當(dāng)S2閉合，S1、S3斷開時(shí)，兩電阻串聯(lián)，此時(shí)電路的總電阻最大，根據(jù)可知此時(shí)總功率最小，

所以，，

當(dāng)S1、S3閉合，S2斷開時(shí)，兩電阻并聯(lián)，此時(shí)電路中的總電阻最小，根據(jù)可知此時(shí)總功率最大，

因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，

所以此時(shí)的總電阻：

，

，

則：。