问题 选择题

在如图所示电路中,电源两端的电压保持不变,闭合开关S,电表的示数均不为零;断开开关S,仅将电阻R2更换为电阻R4,再闭合开关S,电流表的示数变化了0.2A,电压表V1的示数变化了12V,电压表V2的示数变化了6V。已知R2>R4,则在将R2更换为R4后,电阻R3消耗的电功率的增加值(    )

A.等于2.4W

B.大于2.4W

C.小于2.4W

D.以上情况均有可能

答案

答案:B

解:(1)第一个状态下,电阻R1、R2、R3串联,电路电流记作I1

第二个状态下,电阻R1、R4、R3的串联,电路电流记作I2

由于R2>R4,则I2 >I1,因为电流变化是0.2A,所以I2=0.2A+I1

(2)第一个状态V1电压表测的是R1、R2的电压,

第二个状态V1电压表测的是R1、R4的电压,

题目中说V1电压表的示数变化是12V,由于电流变大,

可知R1、R4的电压比R1、R2的电压减小了12V;

而电源电压不变,那么这减小的12V电压全都分给了R3

(3)对于R3可以得知两个状态前后分压变化了12V,

即U3′-U3=12V,对U3′-U3=12V,这个式子进行处理,

由于要求R3的电功率变化,我们找到电压关系,

可以用P=UI这个公式:等式两边同时乘以电流I2得到:

U3′I2-U3I2=12V×I2

其中U3′I2为状态二中R3的电功率,

再把I2=0.2A+I1带入到①式中的后两个I2中,

得到:U3′I2-U3(0.2A+I1)=12(0.2A+I1)②,

对②式进行整理:U3′I2-0.2U3-U3I1=2.4+12×I1

△P3=U3′I2-U3I1=2.4+12×I1+0.2U3③,

其中U3I1是状态一中R3的电功率,③中左边为R3的电功率增加值,

右边得数全为正数,所以变化值大于2.4W;

故选B.

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