如图所示电路,电源两端电压U保持不变,闭合开关S.当开关S1闭合时,电消耗的电功率P,电压表V1、V2的示数分别为U1和U2,开关S1断开时,电路消耗的电功率为P′,电压表V1,V2的示数分别为U1′,U2′,电阻R3的消耗的电功率为6W.已知电阻R1=2Ω,U1:U1′=3:2,U2:U2′=15:16.则下列判断正确的是( )、
A.R3=6Ω,R1:R2=1:5
B.R2=10Ω,R2:R3=3:5
C.P=27W,P:P′=3:1
D.U=18V,P′=18W
解析:
当开关S、S1闭合时,原电路为R1、R2串联,R3被短路。且电压表V1、V2分别测量R1和R2两端的电压;故
U1= | UR1 | = | 2U | …………(1) |
R1+R2 | 2+R2 |
同理:
U2= | UR2 | = | UR2 | …………(2) |
R1+R2 | 2+R2 |
电路消耗的总功率为:
P= | U2 | = | U2 | …………(3) |
R1+R2 | 2+R2 |
当S闭合、S1断开时,原电路为三个电阻串联。其中V1测量此时R1两端的电压,V2测量R2和R3两端的总电压。不难看出
U1′= | UR1 | = | 2U | …………(4) |
R1+R2+R3 | 2+R2+R3 |
同时
U2′= | U(R2+R3) | = | U(R2+R3) | …………(5) |
R1+R2+R3 | 2+R2+R3 |
(1)/(4)并结合题中条件得:
2+R2+R3 | = | 3 |
2+R2 | 2 |
…………(6)
(2)/(5)并结合题中条件得
(2+R2+R3)R2 | = | 15 |
(R2+R3)(2+R2) | 16 |
…………(7)
联立(6)、(7)并解方程组得:
R2=10Ω
R3=6Ω
将R2=10Ω代入(3)式得:
P= | U2 | …………(8) |
12 |
显然:
P’= | U2 | = | U2 | …………(9) |
R1+R2+R3 | 18 |
(8)/(9)得:
P:P’=3:2
根据公式P=I2R及R3消耗的功率为6W和R3=6Ω可得,S1断开时电路中的电流是:
I=1A
故电源电压为:
U=I(R1+R2+R3)=1A×(2Ω+10Ω+6Ω)=18V
P’的大小为:
P’=I2(R1+R2+R3)=(1A)2(2Ω+10Ω+6Ω)=18W
电阻比值是:
R1:R2=1:5
R2:R3=5:3
综上分析可见,选项AD正确。
答案:A D
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