Question

18．在學(xué)習(xí)了電學(xué)知識(shí)后，同學(xué)們嘗試“設(shè)計(jì)電路和編制習(xí)題”，老師提供了以下器材：電源、兩個(gè)“12V 18W”的電阻和若干開關(guān)、導(dǎo)線．
（1）小剛第一個(gè)完成設(shè)計(jì)，他設(shè)計(jì)的電路如圖所示．他編制的試題是：“在圖（1）所示的電路中，閉合開關(guān)S₁，通電5min產(chǎn)生多少熱量？”請(qǐng)你解答此題．
（2）小吳思考一會(huì)兒，設(shè)計(jì)了能提供兩種功率工作的電路．他編制的試題是：“在小剛設(shè)計(jì)的電路上再加一個(gè)開關(guān)，使電路能以兩種功率工作，其大、小功率之比是2：1．”
請(qǐng)你在原圖（1）中完成小剛的設(shè)計(jì)，并將電路大小功率之比填入空格中．
（3）小王經(jīng)過認(rèn)真思考后用了三個(gè)開關(guān)，設(shè)計(jì)了能提供三種功率工作的電路．請(qǐng)你在圖（2）的虛框內(nèi)電路的基礎(chǔ)上，畫出小王所設(shè)計(jì)的電路圖．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電功的計(jì)算公式W=UIt求出電阻產(chǎn)生的熱量；
（2）將開關(guān)與一個(gè)電阻并聯(lián)，然后根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$求出功率的大小，然后求出兩次功率之比即可；
（3）使電路中的總電阻不同，即讓一個(gè)電阻工作，另一個(gè)電阻短路或斷路；使兩個(gè)電阻串聯(lián)；使兩個(gè)電阻并聯(lián)．

解答 解：（1）電阻的阻值：
R=${\frac{U}{P}}^{2}$=$\frac{（12V）^{2}}{18W}$=8Ω
通過電阻的電流：
I=$\frac{U}{2R}$=0.75A
電路通電5min產(chǎn)生的熱量：
Q=I²R_串t=（0.75A）²×2×8Ω×60s×5=2.7×10³J
（2）如圖所示：

使開關(guān)S₂與R₂并聯(lián)，當(dāng)開關(guān)S₂閉合時(shí)電路中的功率為：
P₁=$\frac{{U}^{2}}{R}$
當(dāng)開關(guān)S₂斷開時(shí)，電路中的功率為：
P₂=$\frac{{U}^{2}}{2R}$
所以P₁：P₂=2：1
（3）如圖所示：

答：（1）通電5min產(chǎn)生熱量是2.7×10³J；（2）2：1；（3）見上圖．

點(diǎn)評(píng) 會(huì)設(shè)計(jì)串并聯(lián)電路，會(huì)靈活應(yīng)用歐姆定律和電功的計(jì)算公式，會(huì)靈活應(yīng)用功率的計(jì)算公式．