如图所示电路,电源两端电压为12V且保持不变,灯丝电阻也不变.灯L1与灯L2电阻之比R1:R2=1:3,将开关S、S1闭合时,R3消耗的功率为1W,电压表的示数为U1,电路消耗的总功率为P总;将开关S、S2闭合时,R4消耗的功率为4W,电压表的示数为U1′,电路消耗的总功率为P总′.U1′=2U1.请你解决下面问题:
(1)画出图的等效电路图;
(2)求灯L1的电阻值;
(3)求P总与P总′之比.
解:(1)由分析可知L2、R3串联后R4与并联,又与L1串联,开关S控制整个电路,S1控制L2和R3,S2控制R4,电压表测量L1两端的电压.等效电路图如图所示
(2)当开关S、S1闭合时,如图所示三用电器串联
P3=()2R3=1W ①
U1=?R1 ②
当开关S、S2闭合时,如图所示两用电器串联
P4=()2R4=4W ③
U1′=?R1 ④
U1′=2U1 ⑤
将数值代入以上公式,可解得R1=8Ω,R2=24Ω,R3=16Ω,R4=16Ω
(3)当开关S、S1闭合时,电路消耗的总功率与开关S、S2闭合时电路消耗的总功率之比:==.
答:(2)灯L1的电阻值为8Ω;
(3)P总与P总′之比为1:2.
(1)根据实物图判断出电路的连接方法,图中有电压表,有电流表,那么首先对电压表采用“先摘除再复原”的处理方法,然后将电流表视作导线,再判断电路的连接方式:
电流从电源正极出发,流经开关S后,分成两支:①通过灯S1、L2、R3;②通过S2、R4;两路汇合后,通过L1回到电源的负极;电压表测L1两端的电压;
(2)当开关S、S1闭合时,先画出等效电路,然后利用P=表示出R3消耗的功率为①式;再根据电阻和电源电压表示出电压表的示数为②式;
当开关S、S2闭合时,同理,先画出等效电路,然后利用P=表示出R4消耗的功率为③式;再用电源电压和电阻表示出电压表的示数位④式;
然后根据两次电压表示数的关系求出灯L1的电阻值.
(3)已知电阻直接利用P=即可求出总与P总′之比.
点评:由实物画电路图的能力.要看清电流表是测量哪个电灯的电流,及电压表、开关的位置.
本题考查了开关断开和闭合对电路和用电器的影响,以及对电功率公式的应用.
高考物理16大解题技巧:伽利略则开创了实验与理论结合来推导解答出物理问题的先河,从而推翻了亚氏的经验主义、想当然的错误,所以在平时学习物理时得出每一个物理结论要力求做到“有根有据”!要能够从物理公式、定理、定律来推导出你的结论。