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求動態電路中的電阻值之比是物理中考的常考題型,本文就例題詳細解析這類題型的解題方法,希望能給初三學生的物理學習帶來幫助。
例題
如圖所示,當S、S1閉合,滑動變阻器的滑片P位於中點時,電壓表的示數為U1,滑動變阻器消耗的功率為0.9W;當S、S2閉合,滑動變阻器位於最左端時,電壓表的示數為2U1,滑動變阻器消耗的功率為0.2W,求R1與R2的比值。
解題過程:
設滑動變阻器的最大阻值為R0
1、當S、S1閉合,S2斷開,滑動變阻器的滑片P位於中點時
電路中串聯了R1和滑動變阻器R,電壓表測量的是R1兩端的電壓,滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值的一半;
根據題目中的條件:電壓表的示數為U1,即R1兩端的電壓=U1;
根據結論:R1兩端的電壓=U1,則通過R1的電流I1=U1/R1;
根據串聯電路的特點和結論:通過R1的電流I1=U1/R1,則通過滑動變阻器的電流I=I1=U1/R1;
根據電功率的公式和結論:通過滑動變阻器的電流I=U1/R1,滑動變阻器的阻值R=R0/2,則滑動變阻器消耗的功率P=I^2*R=U1^2R0/2R1^2;
根據題目中的條件和結論:滑動變阻器消耗的功率P=0.9W,P=U1^2R0/2R1^2,則U1^2R0/2R1^2=0.9,即R1^2=U1^2R0/1.8;
2、當S、S2閉合,S1斷開,滑動變阻器位於最左端時
電路中串聯了R2和滑動變阻器R,電壓表測量的是R2兩端的電壓,滑動變阻器接入電路的阻值為最大阻值;
根據題目中的條件:電壓表的示數為2U1,即R2兩端的電壓=2U1;
根據結論:R2兩端的電壓=2U1,則通過R2的電流I2=2U1/R2;
根據串聯電路的特點和結論:通過R2的電流I2=2U1/R2,則通過滑動變阻器的電流I'=I2=2U1/R2;
根據電功率的公式和結論:通過滑動變阻器的電流I'=2U1/R2,滑動變阻器的阻值R'=R0,則滑動變阻器消耗的功率P'=I'^2*R'=4U1^2R0/R2^2;
根據題目中的條件和結論:滑動變阻器消耗的功率P'=0.2W,P'=4U1^2R0/R2^2,則4U1^2R0/R2^2=0.2,即R2^2=20U1^2R0;
根據結論:R1^2=U1^2R0/1.8,R2^2=20U1^2R0,則R1:R2=1:6。
結語
解決本題的關鍵是根據各個開關不同開閉狀態下的電路連接情況,結合串並聯電路的特點和電功率、電阻公式列出等式,就可以得到目需要的電阻值之比。