Question

13．如圖甲所示電路中，R₀為定值電阻，R₁為滑動變阻器，圖乙是該滑動變阻器消耗的電功率與電流關系的圖象，則該定值電阻是10Ω，電源電壓是12V，電路消耗電功率最大時電功率為14.4W．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，R₀與R₁串聯，電壓表測R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流．由圖象可知，電路中的電流最小時R₁的電功率，根據P=I²R求出R₁的最大電阻；
（2）由圖象讀出電路中的電流為0.2A時R₁的電功率，根據P=I²R求出R₁接入電路的電阻；根據電阻的串聯和歐姆定律表示出電源的電壓，利用電源的電壓不變得出等式求出R₀的阻值，進一步求出電源的電壓．
（3）當滑動變阻器的最大阻值R₁與電阻R₀串聯，此時電路中的電流最小，當滑片位于最右端時，電路為R₀的簡單電路，此時電路中的電流最大，根據P=$\frac{{U}^{2}}{R}$可求得電路消耗的最大功率．

解答 解：（1）由電路圖可知，R₀與R₁串聯，電壓表測R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
由圖象可知，當電路中的最小電流I_最小=0.2A時，R₁的電功率P₁=2.0W，
由P=I²R可得，R₁的最大電阻：
R₁=$\frac{{P}_{1}}{{{I}_{最小}}^{2}}$=$\frac{2W}{（0.2A）^{2}}$=50Ω；
（2）由圖象可知，當電路中的電流最大I₂=0.4A時，因R₁的電功率P₂=3.2W，
由P=I²R可得，此時R₁接入電路的電阻：
R₁′=$\frac{{P}_{2}}{{{I}_{2}}^{2}}$=$\frac{3.2W}{（0.4A）^{2}}$=20Ω；
根據串聯電路中總電阻等于各分電阻之和和I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I₂（R₀+R₁′）=0.4A×（R₀+20Ω）-------------①
當電路中的電流I=0.2A時，電源的電壓：
U=I_最小（R₀+R₁）=0.2A×（R₀+50Ω）-------------②
解得：R₀=10Ω，
電源電壓：
U=I_最小（R₀+R₁）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V．
（3）當滑片位于最右端時電路為R₀的簡單電路，此時電路中的總電阻最小，
電路消耗的最大功率：
P=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{（12V）^{2}}{10Ω}$=14.4W．
故答案為：10；12；14.4．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是利用好電源的電壓不變和從圖象中讀出電流對應的功率．