生活中大多數(shù)電熱器都有多個(gè)檔位,學(xué)習(xí)了電功率知識(shí)后,小銳同學(xué)利用電壓為6V的電源,兩個(gè)阻值不同的定值電阻,設(shè)計(jì)了如圖所示的電路來探究電熱器多檔位的問題.已知R1=10Ω,R2=30Ω,請(qǐng)計(jì)算:
(1)S1、S2斷開,S3閉合時(shí),電路中的電流是多少?
(2)S1斷開,S2、S3閉合時(shí),通電5min電路消耗的電能是多少?
(3)該電路的最大功率和最小功率之比是多少?

【答案】分析:(1)當(dāng)S1、S2斷開,S3閉合時(shí),兩電阻串聯(lián),根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流;
(2)當(dāng)S1斷開,S2、S3閉合時(shí),電路為R2的簡單電路,根據(jù)W=t求出通電5min電路消耗的電能;
(3)當(dāng)S1、S2斷開,S3閉合時(shí),兩電阻串聯(lián),此時(shí)電路的總功率最小,根據(jù)P=求出其大��;當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時(shí),兩電阻并聯(lián),此時(shí)電路中的總功率最大,根據(jù)電阻的并聯(lián)特點(diǎn)求出電路中的總電阻,再根據(jù)P=求出其大小;進(jìn)一步得出該電路的最大功率和最小功率之比.
解答:解:(1)當(dāng)只閉合S3時(shí),兩電阻串聯(lián),
∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴根據(jù)歐姆定律可得,電路中的電流:
I===0.15A;
(2)當(dāng)S1斷開,S2、S3閉合時(shí),電路為R2的簡單電路,通電5min電路消耗的電能:
W=t=×5×60s=360J;
(3)當(dāng)S1、S2斷開,S3閉合時(shí),兩電阻串聯(lián),此時(shí)電路的總功率最小,
Pmin===0.9W,
當(dāng)S1、S2閉合,S3斷開時(shí),兩電阻并聯(lián),此時(shí)電路中的總功率最大,
∵并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和,
∴R===,
Pmax===4.8W,
==
答:(1)S1、S2斷開,S3閉合時(shí),電路中的電流是0.15A;
(2)S1斷開,S2、S3閉合時(shí),通電5min電路消耗的電能是360J;
(3)該電路的最大功率和最小功率之比是16:3.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功公式、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是開關(guān)閉合、斷開時(shí)電路連接方式的判斷和電路最大、最小電功率的判斷.
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