如图所示的电路中,已为“60V 60W”的电热器,R1,R2为定值电阻,岛为单刀双掷开关,开始时S1,S2都闭合,电源电压恒定.现将S,断开,电热器R的电功率变为开始时的4/9;再将S2断开,S3与b接通,电热器R的电功率变为开始时的4/25;如果将S1断开,S2闭合,S3与a接通,这时R:消耗的功率为5/3W,试求出R1、R2的阻值和电源电压.
解:当S1,S2都闭合时,等效电路图如图1所示:
将S1断开时,等效电路图如图2所示;
再将S2断开,S1与b接通时,等效电路图如图3所示;
如果将S1断开,S2闭合,S3与a接通时,等效电路图如图4所示.
(1)电热器的电阻R===60Ω;
由图1可得:电热器R的电功率P1==------------①
由图2可得:电路中的电流I==,
则P2=I2R=()2×60Ω=P1----------------②
由①②式得:R1=30Ω.
由图3可得:电路中的电流I′==,
则P3=(I′)2R=()2×60Ω=P1-----③
由①③两式得:R2=60Ω.
(2)由图4可得:并联部分的电阻R并===20Ω,
并联部分分得的电压U并=U=U=U,
R2消耗的电功率为P4===W,
解得U=40V.
答:R1的阻值为30Ω,R2的阻值为60Ω,电源电压为40V.
先画出四种情况的等效电路图:
(1)先根据电热器的铭牌求出其电阻,由图1根据P=表示出电热器消耗的电功率;根据电阻的串联特点和欧姆定律表示出图2、图3中的电流,再根据电功率公式表示出电热器消耗的电功率;联立等式联立等式即可求出R1、R2的阻值.
(2)先根据电阻的并联求出并联部分的电阻,再根据串联电路电阻的分压特点求出并联部分的电压,即为R2两端的电压,根据P=表示出R2消耗的电功率即可求出电源的电压.
点评:本题考查了串联电路的特点和并联电路的特点以及欧姆定律、电功率公式的灵活应用,关键是画出各种情况的等效电路图,难点是根据电热器消耗的电功率关系得出电阻的大小.