Question

如图所示，R₁=10Ω，且电源电压恒定．当开关S 闭合时，电压表V₂的示数为6V，V₁的示数为3V，求：
（1）有关于R₂的三个物理量．
（2）增设一个条件，并用两种方法求出电路中消耗的总电能是多少？

Answer

由电路图可知，两电阻串联，电压表V1测R1两端的电压，电压表V2测R2两端的电压．
（1）根据串联电路的电流特点和欧姆定律可求通过R2的电流，再根据欧姆定律可求R2的阻值，利用P=UI可求R2的电功率；
（2）要求电路消耗的电能需知道通电时间：方法一，根据串联电路的电压特点求出电源的电压，根据W=UIt可求电路消耗的总电能；方法二，根据P=UIt求出两电阻消耗的电能，两者之和即为电路中消耗的总电能．
【解析】
（1）∵串联电路中各处的电路相等，
∴根据欧姆定律可得，通过R2的电流：
I2=I=I1===0.3A，
R2的阻值：
R2===20Ω，
R2的电功率：
P2=U2I=6V×0.3A=1.8W；
（2）设通电时间t=1s，则
方法一：
∵串联电路中总电压等于各分电压之和，
∴电源的电压：
U=U1+U2=3V+6V=9V，
电路中消耗的总电能：
W=UIt=9V×0.3A×1s=2.7J；
方法二：
两电阻1s内消耗的电能分别为：
W2=U2It=6V×0.3A×1s=1.8J，W1=U1It=3V×0.3A×1s=0.9J，
电路中消耗的总电能：
W总=W2+W2=1.8J+0.9J=2.7J．
答：（1）通过R2的电流为0.3A，R2的阻值为20Ω，R2的电功率为1.8W；
（2）设通电时间t=1s，则电路中消耗的总电能为2.7J，方法如上所示．