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如图所示电路,设电源电压不变.当只闭合开关S1时,电流表的示数是I1;当只闭合开关S2时,电流表的示数是I2;已知I1:I2=2:1.当通过控制开关S1和S2,使电路消耗的最大功率和最小功率分别为P和P′,已知电路消耗的总功率达到最小时,电压表V1、V2的示数之比为2:1,电阻R2消耗的电功率P2′为2W,求:

(1)电阻R1与R2之比;
(2)电路消耗的最大功率P
(3)在2s内电路消耗的总功率分别达到最小和最大时,产生的热量Q′与Q之比.
人气:428 ℃ 时间:2019-08-18 01:39:10
解答
根据题意分别画出相应的电路图如图所示:

(1)当只闭合开关S1时,电路为R2的简单电路;当只闭合开关S2时,电路为R3的简单电路,
由图A、B有 
I1
I2
R3
R2
2
1

∴R3=2R2
三个电阻串联时,电路消耗的总功率最小,
由图D有
U1
U2
R3+R2 +R1
R1
2
1

R1
R2
3
1
;                                
(2)电路消耗的总功率最小时,
由图D得:R1:R2:R3=3:1:2,
∴P1′:P2′:P3′=3:1:2
∴P1′=3P2′=3×2W=6W,
P3′=2P2′=2×2W=4W,
P′=P1′+P2′+P3′=6W+2W+4W=12W;
由图C得:并联
∴P1:P2:P3=2:6:3,
由P=
U2
R
得:
P2=36P2′=36×2W=72W
∴P1=24W,P3=36W,
P=P1+P2+P3=24W+72W+36W=132W;
(3)消耗的总功率分别达到最小和最大时,产生的热量Q′与Q之比为:
Q′总
Q
P′总
t
Pt
12
132
1
11

答:(1)电阻R1与R2之比为3:1;
(2)电路消耗的最大功率为132W;
(3)在2s内电路消耗的总功率分别达到最小和最大时产生的热量之比为1:11.
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