解:(1由题可知,I
1=
,I
2=
.
因为,U
1:U
1′=5:1,所以,I
1:I
2=5:1.
(2))当滑片P滑至A端,只闭合开关S
1时,R
1和R
2串联,
U
1:U
1′=5:1,U
1=U,
所以,U:U
1′=5:1,
根据串联电路中电压之比等于电阻之比,
=
,R
2=4R
1,
又P
1′=
R
1,P
2″=
R
2,P
2″=P
1′,所以,I
2=2I
3,
=2×
,整理得,
=
.
(3)有
=
.R
2=4R
1,
所以,
=
,又I
2=2I
3,
代入P
2=
R
2;P
3=
R
3得,
=
.又P
3=6W,所以,P
2=19.2W.
答:(1)I
1和I
2之比是5:1.
(2)R
1和R
3之比1:5.
(3)滑片P滑至A端,只闭合开关S
1时,电阻R
2消耗的电功率是19.2W.
分析:(1)当滑片P滑至A端,闭合开关S
1和S
2时,R
2短路,变阻器没有电阻接入电路,只有R
1接入电路,R
1两端电压等于电流电压即U
1=U.
当滑片P滑至A端,只闭合开关S
1时,R
1和R
2串联,电压表的示数为U
1′,U
1:U
1′=5:1,U
1和U
1′都是R
1电压,可求出I
1和I
2之比.
(2)当滑片P滑至A端,只闭合开关S
1时,R
1和R
2串联,电压表的示数为U
1′,U
1:U
1′=5:1,U
1=U,
所以,U:U
1′=5:1,根据串联电路中电压之比等于电阻之比,可求出R
1和R
2的关系.
当滑片P滑至B端,只闭合开关S
1时,R
1、R
2、R
3之串联,电流表的示数为I
3,电阻R
2消耗的电功率为P
2″,此时P
2″和P
1′恰好相等,根据P
1′=
R
1,P
2″=
R
2,再有R
1和R
2的关系,可找到I
2和I
3的关系,再有R
1和R
2串联和R
1、R
2、R
3之串联总电压相等,可求出两个电路的总电阻的关系,从而求出R
1和R
3之比.也可求出R
2与R
3的关系.
(3)当滑片P滑至A端,只闭合开关S
1时,R
1和R
2串联,R
2的功率:P
2=
R
2;
当滑片P滑至B端,只闭合开关S
1时,R
1、R
2、R
3之串联,电阻R
3消耗的电功率:P
3=
R
3,再有I
2和I
3的关系和R
2与R
3的关系,求出P
2与P
3的关系,最后求出电阻R
2消耗的电功率.
点评:(1)本题考查了电功率的计算和欧姆定律的应用,电路状态变化比较复杂,难度较大.
(2)要分析好电路每种状态的连接情况,根据已知条件找出电路各状态的联系是解题的关键.
(3)在计算功率时,没有具体的电压、电流和电阻,直接用公式代入数据计算是不可能的,要找到要求的功率与已知功率的关系方可求解.