问题 问答题

在如图所示的电路中,电源两端的电压保持不变.只闭合开关S,将滑片P移至滑动变阻器R2的中点时,电压表V1的示数为U1,电压表V2的示数为U2,电流表A的示数为I1.闭合开关S、S1,当滑片P移至滑动变阻器R2的A端时,电压表V1的示数为U1′=14V,电压表V2的示数为U2′,电流表A的示数为I2.只闭合开关S,当滑片P移至滑动变阻器R2的A端时,电流表A的示数为I3电压表V1的示数为U1″电压表V2 的示数为U2″.已知U1=

3
2
U1′,U2=
1
2
U2′.求:

(1)电流I1与I2的比值;

(2)电压U1″的大小;(最后结果保留一位小数)

(3)电流I3与I1的比值.

答案

只闭合开关S,且滑片P置于变阻器的中点时,等效电路如图甲所示;

闭合开关S、S1,且滑片P置于变阻器的A端时,等效电路如图乙所示;

只闭合开关S,且滑片P置于变阻器的 A端时,等效电路如图丙所示.

(1)由图甲、图乙得:

U2
U′2
=
I1R3
I2R3
=
I1
I2
=
1
2

(2)由图甲、图乙得:

U1
U′1
=
I1(R1+
1
2
R2)
I2R2
=
3
2

解得:R1=

5
2
R2

∵电源两端电压不变,

I1
I2
=
R2+R3
R1+
1
2
R2+R3
=
R2+R3
5
2
R2+
1
2
R2+R3
=
1
2

整理可得:R2=R3

由图乙、图丙得:

I2
I3
=
R1+R2+R3
R2+R3
=
5
2
R2+R2+R2
R2+R2
=
9
4

U′1
U″1
=
I2R2
I3(R1+R2)
=
I2
I3
×
R2
R1+R2
=
I2
I3
×
R2
5
2
R2+R2
=
9
4
×
2
7
=
9
14

∴U1″=

14
9
U1=
14
9
×14V≈21.8V;

(3)∵

I1
I2
=
1
2
I2
I3
=
9
4

I3
I1
=
4
9
I2
1
2
I2
=
8
9

答:(1)电流I1与I2的比值为1:2;

(2)电压U1″的大小约为21.8V;

(3)电流I3与I1的比值为8:9.

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