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MC1-0995-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”)

MC1-0995 考串联电路电压与功率分配。串联电流相同,电压等于电流乘电阻、按阻值正比分压,功率等于电流平方乘电阻、也与电阻成正比,故 R1 为 R2 的 N 倍时电压与功率都是 N 倍。三十欧串十欧接一百二十伏,电压九十伏对三十伏。

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【题目编号】MC1-0995

【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]R1 两端的电压是 R2 的 N 倍,R1 消耗的功率是 R2 的 N 倍

[B]R1 两端的电压是 R2 的 1/N,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N^2

[C]R1 两端的电压与 R2 的相同,R1 消耗的功率是 R2 的 1/N

[D]R1 两端的电压与 R2 的相同,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压与功率的分配规律,与上一道串联题互为补充。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,要求判断两者的电压关系和功率倍数。考点核心是串联分压:电流相同的前提下,电压与电阻成正比,功率也与电阻成正比。

原理与依据

串联电路电流处处相等,设回路电流为 I。根据欧姆定律,R1 两端的电压等于电流乘 R1,R2 两端的电压等于电流乘 R2。因为电流相同,电压之比就等于电阻之比,即 R1 的电压是 R2 的 N 倍。这就是串联分压的定量规律:电阻越大的元件分到的电压越高,且严格按阻值比例分配。

功率方面,功率等于电流平方乘电阻。既然电流相同,功率同样与电阻成正比,R1 的功率是 R2 的 N 倍。值得注意,本题电压成 N 倍、功率也成 N 倍,两者恰好一致,原因在于电压和功率在串联、电流恒定的条件下都与电阻成正比。

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。总电阻四十欧,电流等于一百二十除以四十、得三安。R2 的电压等于三乘十、得三十伏,R1 的电压等于三乘三十、得九十伏,正是三十伏的三倍;R2 的功率等于九十瓦,R1 的功率等于三的平方乘三十、得二百七十瓦,也是九十瓦的三倍。电压和功率的倍数一致,都是 N 倍。

串联分压在电子电路里直接对应分压器和电位器的原理。两个电阻串联跨接在电源上,从两电阻的连接点对地取电压,得到的是按阻值比例缩小的电压,这就是电阻分压器。万用表、收音机里调节电压用的电位器,本质上就是一个动臂位置可变的电阻分压器。理解了"电压按阻值正比分配",就明白为什么电位器动臂位置决定输出电压大小,也印证了本题电压成 N 倍的结论。

逐项辨析

选项 A:R1 两端的电压是 R2 的 N 倍,R1 消耗的功率是 R2 的 N 倍。电压按阻值正比分压,功率随电阻成正比,两项都正确,正确。

选项 B:电压写成 R2 的 1/N,方向反了,串联时阻值大者分压应更高,错误;功率的 1/N² 也错。

选项 C:电压写成与 R2 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,电压不可能相同,错误;功率的 1/N 也错。

选项 D:电压同样误写成相同,错误;功率的 N² 倍也错。

易混淆点

串联分压与并联分流是两个最易混的对称规律。串联时电流相同,电压与电阻成正比;并联时电压相同,电流与电阻成反比。本题考的是串联的电压分配,判据是"电流相同"。另一个易错点是电压成 N 倍与功率成 N 倍在本题恰好一致,别误以为电压和功率总是同倍数——只有在串联、电流恒定时两者才都与电阻成正比,若换到别的电路结构结论就不同。

应试要点

记串联分压的核心:串联电流相同,电压按阻值正比分配,电阻大者分压大、耗电大,都是 N 倍。本题是串联,看到"电压是 N 倍"选它,看到"电压相同"或"电压 1/N"排除,功率锁定 N 倍。

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