图中所示电路中,电源电压保持不变。当滑片P滑至A端,闭合开关S1和S2时,电流表的示数为I1,电压表的示数为U1;当滑片P滑至A端,只闭合开关S1时,电流表的示数为I2,电压表的示数为U1′,电阻R1消耗的电功率为P1′;当滑片P滑至B端,只闭合开关S1时,电流表的示数为I3,电阻R2消耗的电功率为P2″,此时P2″和P1′ 恰好相等,且电阻R3消耗的电功率为6 W。若U1∶U1′=5∶1,求:
(1)I1和I2之比;
(2)R1和R3之比;
(3)滑片P滑至A端,只闭合开关S1时,电阻R2消耗的电功率。
(1)5∶1;(2)1∶5;(3)19.2W
题目分析:(1)当滑片P滑至A端,闭合开关S1和S2时,R2短路,变阻器没有电阻接入电路,只有R1接入电路(如图1),R1两端电压等于电流电压即U1=U.当滑片P滑至A端,只闭合开关S1时,R1和R2串联(如图2),电压表的示数为U1′,U1和U1′都是R1电压,已知U1∶U1′=5∶1,所以,;(2)因为U1=U,U1∶U1′=5∶1所以U∶U1′=5∶1,根据串联电路中电压之比等于电阻之比得,
,解得:
…①.当滑片P滑至B端,只闭合开关S1时,R1、R2、R3串联(如图3),电流表的示数为I3,电阻R2消耗的电功率为P2″,此时P2″和P1′恰好相等,根据P1′=I22R1,P2″=I32R2,可得I22R1=I32R2…②,将①代入②得
,又因为电源两端电压不变,则有
,解得:
…③,将①代入③得
,即
;
(3)因为,
,所以
,又因为
,所以
,将P3=6W代入得:电阻R2消耗的电功率P2=19.2W.故答案为:(1)I1和I2之比为5∶1;(2)R1和R3之比为1∶5;(3)滑片P滑至A端,只闭合开关S1时,电阻R2消耗的电功率为19.2W.