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MC1-0994-有阻值分别为 R1 和 R2 的两个负载。R1 的阻值是 R2 的 N 倍。把它们串联后接到电源上,则以下描述正确的是:(“x^m”表示“x 的 m 次方”)

MC1-0994 考查串联电路电流与功率分配。串联回路电流处处相等,功率等于电流平方乘电阻、与电阻成正比,故 R1 为 R2 的 N 倍时电流相同、功率为 N 倍。三十欧串十欧接一百二十伏,电流三安,功率二百七十瓦对九十瓦。

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【题目编号】MC1-0994

【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。把它们串联后接到电源上,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 的电流与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 N 倍

[B]流过 R1 的电流与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N

[C]流过 R1 的电流是 R2 的 1/N,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N^2

[D]流过 R1 的电流是 R2 的 N 倍,R1 消耗的功率是 R2 的 N^2 倍

考点速览

这道题考的是串联电路里电流与功率的分配规律。题干给出两个电阻 R1 与 R2,R1 的阻值是 R2 的 N 倍,串联后接电源,要求判断两者的电流关系和功率倍数。考点核心是串联电路电流处处相等,而功率等于电流平方乘电阻、与电阻成正比。

原理与依据

串联电路的定义决定了元件首尾相接、只有一条回路,因此流过每个元件的电流完全相同,都等于回路总电流。这是串联电路最重要的结论:不管各元件阻值相差多大,电流都相等。所以本题电流项的正确表述是"流过 R1 的电流与 R2 的相同"。

功率方面,纯电阻负载的功率等于电流平方乘电阻。既然串联电流相同,功率就只由电阻决定,且与电阻成正比:阻值越大,电流平方乘它得到的功率越大。因为 R1 是 R2 的 N 倍,所以 R1 的功率是 R2 的 N 倍。这正是串联电路里"大电阻吃大功率"的定量表达,与并联恰好相反。

用一组数字验证:设 R2 为十欧、R1 为三十欧,即 N 等于三,串在一百二十伏电源上。回路总电阻为四十欧,总电流等于一百二十除以四十、得三安,流过两电阻的电流都等于三安,这一点先确定。R2 的功率等于三的平方乘十、得九十瓦;R1 的功率等于三的平方乘三十、得二百七十瓦,正好是九十瓦的三倍。电流相同、功率成 N 倍,两个结论同时得到验证。

串联电路在生活里的典型例子是电池串联的手电筒和早期的装饰灯串。两节一点五伏电池串联后总电压升为三伏,流过每节电池和灯泡的电流完全相同。装饰灯串里若有一个灯泡损坏断路,整串灯都不亮,这正是串联电流处处相等、一处断开全线不通的体现。反过来说,串联电路里电流必然处处相同,不存在某个元件电流更大或更小的情况。

逐项辨析

选项 A:流过 R1 的电流与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 N 倍。电流相同是串联本质,功率随电阻成正比,两项都正确,正确。

选项 B:电流相同这部分对,但功率写成 R2 的 1/N,方向反了,串联时阻值大者功率应更大,错误。

选项 C:电流写成 R2 的 1/N,这是把并联分流的规律误套到串联上。串联电流相等,不可能出现 1/N 的差异,错误;功率的 1/N² 也错。

选项 D:电流写成 R2 的 N 倍,同样违背串联电流相等的事实,错误;功率的 N² 倍也错。

易混淆点

并联与串联的两条基本规律最容易张冠李戴。串联电路电流相等、电压与电阻成正比、功率与电阻成正比;并联电路电压相等、电流与电阻成反比、功率与电阻成反比。本题题干明确是串联,电流就锁定为"相同",凡是出现电流成 N 倍或 1/N 的选项都应立即排除。功率在串联里与电阻成正比,方向与并联相反。

应试要点

记两条口诀:串联电流相同,功率随电阻成正比、阻值大者功率大;并联电压相同,功率随电阻成反比、阻值大者功率小。本题是串联,看到"电流相同"选它,看到"电流成倍"排除,功率锁定 N 倍。

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