【题目编号】MC1-0992
【题目】有阻值分别为 R1 和 R2 的两个负载。R1 的阻值是 R2 的 N 倍。把它们并联后接到电源上,则以下描述正确的是:(“x^m”表示“x 的 m 次方”)
【答案】A
[A]流过 R1 的电流是 R2 的 1/N,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N
[B]流过 R1 的电流是 R2 的 N 倍,R1 消耗的功率是 R2 的 N^2 倍
[C]流过 R1 的电流与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N^2
[D]流过 R1 的电流与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 N 倍
考点速览
这道题考的是并联电路里的电流分配与功率分配规律。题干给出两个电阻 R1 与 R2,R1 的阻值是 R2 的 N 倍,并联后接电源,要求判断两者电流和功率的倍数关系。考点核心是并联电路各支路电压相等,电流与电阻成反比,功率也随电阻成反比。家庭里的各种电器就是并联接入的,这道题的规律直接对应日常用电场景。
原理与依据
并联电路最根本的特征是各支路两端电压相同,都等于电源电压。设这个公共电压为 U,则流过 R1 的电流等于电压除以 R1,流过 R2 的电流等于电压除以 R2。因为 R1 是 R2 的 N 倍,代入后可知流过 R1 的电流是流过 R2 电流的 N 分之一。也就是说,阻值大的支路电流小,大多少倍、电流就小到多少分之一,这就是并联分流的规律。
功率方面,各支路消耗的功率等于电压平方除以电阻。R1 支路的功率等于电压平方除以 R1,也就是 R2 支路功率的 N 分之一。可见并联时阻值越大,消耗功率越小,同样是 N 倍阻值对应 N 分之一的功率。这解释了为什么大阻值电阻和小阻值电阻并在一起时,小电阻会"抢"走更多功率,因为同样的电压下小电阻通过的电流更大。
用一个具体数字验证:设 R2 为十欧、R1 为三十欧,即 N 等于三,接在三十伏电源上。流过 R2 的电流等于三十除以十、得三安,流过 R1 的电流等于三十除以三十、得一安,正是三安的 1/3;R2 的功率等于三十的平方除以十、得九十瓦,R1 的功率等于三十的平方除以三十、得三十瓦,正是九十瓦的 1/3。电流和功率的倍数关系完全一致,都是 N 分之一。
从总电阻的角度也能印证。两电阻并联的总电阻等于两阻值之积除以两阻值之和,代入上面这组数值得总电阻等于三十乘十除以三十加十、得七点五欧。总电流等于电压除以总电阻、得四安,恰好等于两条支路电流三安与一安之和;总功率等于电压平方除以总电阻、得一百二十瓦,也等于两电阻功率之和,功率守恒成立。并联电路总电流等于各支路电流之和,这一结论在题目的数字演算里处处自洽。
逐项辨析
选项 A:流过 R1 的电流是 R2 的 1/N,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N,两项都正确,正确。
选项 B:电流写成 R2 的 N 倍,方向反了。并联时电压相同,电流与电阻成反比,阻值大者电流小,错误;功率写成 N 平方倍也错。
选项 C:电流写成两者相同,这只有在两电阻阻值相等时才成立,本题 R1 是 R2 的 N 倍,电流不可能相同,错误;功率的 N 平方分之一也错。
选项 D:电流同样误写成相同,错误;功率写成 N 倍,方向也反了,错误。
易混淆点
并联与串联的分流分压规律恰好相反,最易混淆。并联时电压相同,电流与电阻成反比,功率也与电阻成反比;串联时电流相同,电压与电阻成正比,功率也与电阻成正比。判断时先看电路结构:并联看电压相等,串联看电流相等,再决定是"反比"还是"正比"。
应试要点
记一个判据:并联分流,电阻越大电流越小、功率越小,都是 N 分之一的关系;串联分压,电阻越大电压越大、功率越大,都是 N 倍关系。本题是并联,答案里出现"电流相同"或"N 倍"的一律排除,直接锁定 N 分之一。