Question

（2007?青島）運(yùn)用知識(shí)解決問題：
（1）電學(xué)黑箱表面有電源，燈泡L₁、L₂，電流表A₁、A₂，開關(guān)S₁、S₂、S₃．請(qǐng)根據(jù)表格中的實(shí)驗(yàn)記錄，在下面方框內(nèi)畫出電路圖．

閉合開關(guān)	S1	S2	S3	S1  S2	S1  S3	S2  S3	S1 S2 S3
L1	亮	亮	不亮	亮	亮	亮	亮
L2	不亮	亮	不亮	不亮	不亮	不亮	不亮
A1	無示數(shù)	有一定示數(shù)I1	無示數(shù)	無示數(shù)	無示數(shù)	無示數(shù)	無示數(shù)
A2	有一定示數(shù)I2	有一定示數(shù) I3（I3=I1）	無示數(shù)	有一定示數(shù)I2	有一定示數(shù)I2	有一定示數(shù)I2	有一定示數(shù)I2

（2）如圖所示，電源電壓為12V，電阻R₁=6Ω，只閉合開關(guān)S₁時(shí)，電路中消耗的總功率12W；只聞合開關(guān)S₂時(shí)，電流表的示數(shù)變?yōu)橹婚]合S₁時(shí)的

2

3

．試求同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，通電1min電流做的總功是多少．（請(qǐng)畫出等效電路圖）

Answer 1

分析：（1）題主要考查了運(yùn)用物理中各元件的特點(diǎn)來解決實(shí)際問題的能力；（2）題主要考查了等效電路圖及電功和電功率的有關(guān)知識(shí)．
（1）由開關(guān)S₁閉合時(shí)L₁亮及A₂有示數(shù)可知；L₁和A₂應(yīng)串聯(lián)；開關(guān)S₂閉合時(shí)L₁L₂亮及A₁A₂有示數(shù)可知四元件應(yīng)串聯(lián)，而且開關(guān)S₂為整個(gè)電路總開關(guān)；開關(guān)S₃閉合時(shí)各元件無示數(shù)可知其處于一支路中；同時(shí)閉合任意兩個(gè)開關(guān)或三個(gè)開關(guān)全閉合只有L₁亮及A₂有示數(shù)可知，L₂A₁處于一分支上，即可畫出電路圖．
（2）根據(jù)題中圖示，只閉合開關(guān)S₁時(shí)，R₁與R₃組成串聯(lián)電路；只閉合開關(guān)S₂時(shí)，R₂與R₃組成串聯(lián)電路，相關(guān)等效電路圖即可很容易畫出，根據(jù)題中條件，可依次求出R₂與R₃的數(shù)值；同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，R₃被短路，R₁與R₂組成一并聯(lián)電路，求出二者的等效電阻，根據(jù)W=

U2

R

t即可算出通電1min電流做的總功是多少．

解答：解：（1）開關(guān)S₂閉合時(shí)L₁L₂亮及A₁A₂有示數(shù)可知四元件應(yīng)串聯(lián)，而且開關(guān)S₂為整個(gè)電路總開關(guān)，可先畫出整個(gè)電路圖的框架，由開關(guān)S₁閉合時(shí)L₁亮及A₂有示數(shù)知L₁和A₂及開關(guān)S₁應(yīng)串聯(lián)在電源兩端，開關(guān)S₁的位置在圖中的位置即可確定，再根據(jù)其他實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象即可確定開關(guān)S₃的位置，從而畫出電路圖，如右圖所示：
（2）解：只閉合S₁時(shí)，等效電路如圖1．由題意：
P=

U2

R1+R3

，代入數(shù)據(jù)得：12W=

(12V)2

6Ω+R3

解得R₃=6Ω
只閉合S₂時(shí)，等效電路如圖2．由題意知；此時(shí)電流相當(dāng)于只閉合S₁時(shí)的

2

3

，即

U

R2+R3

=

2

3

U

R1+R3

帶入數(shù)據(jù)解得；R₂=12Ω
開關(guān)都閉合時(shí)，R₃被短路，等效電路如圖3．由題意：
R=

R1R2

R1+R2

=

6Ω×12Ω

6Ω+12Ω

=4Ω
W=

U2

R

×t=

(12V)2

4Ω

×60s=2160J③
答：同時(shí)閉合開關(guān)S₁、S₂、S₃時(shí)，通電1min電流做的總功是2160J．

點(diǎn)評(píng)：（1）題畫電路圖在理清各元件之間的關(guān)系時(shí)需再多加嘗試，畫出電路圖后可再反過來核實(shí)試驗(yàn)現(xiàn)象；（2）題只要畫出等效電路圖計(jì)算應(yīng)該不成問題．