Question

高二物理题，求高手解答

E=10V，r=1欧，滑动变阻器R1调为3欧后，电建S断开和接通时，A，B间电路消耗的电功率斗是4w。求1，通过电阻R1的电流先后各多大?2，为使AB间电路消耗的电功率在电建S接通是达到最大，R1的阻止应调为多大?这时AB间的电功率是多大?

Answer 1

1、当电键断开时，只有R2与R1串联，此时R2的功率为4W，R1=3欧(题目给定)，我们可以把R1等效成电阻，即现在内阻r'=4欧，根据闭合电路欧姆定律，E=U+Ir'又P=UI
即E=P/I+Ir，代入数据10=4/I+I*4解得I=2A或I=0.5A，两个解都是有效的，因为根据P-R图象可知，一个功率有两个对应的外阻(当这个功率是最大功率就唯一对应一个电阻)，一个电阻对应一个电流。而当电键闭合后的R2与R3的并联电阻变小，电流要变大，所以这两个解的电流分别对应的是开关断开时，通过R1
的电流为0.5A，闭合时，通过R1
的电流为2A.
2、为使AB间电路消耗的电功率在电建S接通是达到最大，根据公式P=I^R并，因为AB间的电路是并联电路同时是定值电阻，所以要让功率最大，必须总电路的电流最大，电源的外阻必须最小，所以只有当R1=0时，AB间电路消耗的电功率在电建S接通是达到最大，由第一小题当闭合后的总电流为2A，根据E=I(R+r')得10=2(R并+4)计算得R并=1欧。当R1=0时，电路的总电流为5A故这时AB间的电功率P=25W
这题的难度在于要理解外电阻功率与电阻的关系图象。