如图1所示的电路中,电源电压恒定不变,R2=30Ω,通过R1的电流随它两端电压变化关系如图2所示,求:(1)R1的阻值大小;(2)当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为0.5A,电源电压;(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.15A,R3消耗的功率.

问题描述:

如图1所示的电路中,电源电压恒定不变,R2=30Ω,通过R1的电流随它两端电压变化关系如图2所示,求:

(1)R1的阻值大小;
(2)当S1、S2、S3均闭合时,电流表的示数为0.5A,电源电压;
(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电流表的示数为0.15A,R3消耗的功率.

(1)任意找出一组电压值和电流值,R1=

U1
I1
=
2V
0.1A
=20Ω;
答:R1的阻值大小为20Ω.
(2)S1、S2、S3均闭合时,电阻R3短路,电阻R1和R2并联,电流表测干路电流
根据并联电阻的特点,电路总电阻为R=
R1R2
R1+R2
=
20Ω×30Ω
20Ω+30Ω
=12Ω
∴电源电压U=IR=0.5A×12Ω=6V.
答:电源电压为6V.
(3)S1闭合,S2、S3断开时,电阻R1断路,电阻R2和R3串联,电流表测电路电流,
电阻R2两端电压为:U2=IR2=0.15A×30Ω=4.5V
∴电阻R3两端电压为:U3=U-U2=6V-4.5V=1.5V
电阻R3消耗的功率P3=U3I=1.5V×0.15A=0.225W
答:R3消耗的功率为0.225W.
答案解析:(1)横坐标对应电压值,纵坐标对应电流值,从图象中,任意找出一组电压值和电流值,根据R=
U
I
就可以算出电阻;
(2)当S1、S2、S3均闭合时,电阻R3短路,电阻R1和R2并联,电流表测干路电流,算出总电阻,根据U=IR计算出电源电压;
(3)当S1闭合,S2、S3断开时,电阻R1断路,电阻R2和R3串联,电流表测电路电流,求出电阻R3两端电压,根据P=UI计算出电功率.
考试点:探究电流与电压、电阻的关系实验;欧姆定律的变形公式;电路的简化与计算;电功率的计算.
知识点:本题比较复杂,尤其是开关的闭合或断开时电路结构的变化,是中学生出错最多的问题,解此类题目可以先把原图用铅笔画出,开关变化时,把断路和短路的部分用橡皮擦掉,分析剩余的电路,一般就会比较直观明了.