Question

【題目】如圖甲所示的電路，電源電壓保持不變，R0為定值電阻．當滑動變阻器的滑片移動時，滑動變阻器的電功率P1隨其接入電路的阻值R1的變化圖象如圖乙所示．求：
（1）當電壓表的示數(shù)為4V，電流表的示數(shù)為2A時，滑動變阻器接入電路的阻值和它在1min內(nèi)消耗的電能；
（2）當滑動變阻器的電功率P1最大時，電流表和電壓表的示數(shù)；
（3）R0的阻值．

Answer 1

【答案】
（1）解：由電路圖可知，R0與R1串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓，電流表測電路中的電流；

當電壓表的示數(shù)為U1=4V，電流表的示數(shù)為I1=2A時，根據(jù)歐姆定律I= ，滑動變阻器接入電路的阻值：

R1'= =2Ω，

由圖乙知，對應(yīng)的功率為P1=8W，

滑動變阻器在1min內(nèi)消耗的電能：

W1=P1t=8W×160s=480J；

答：滑動變阻器接入電路的阻值為2Ω和它在1min內(nèi)消耗的電能為480J；

（2）解：由P1～R1圖可知，當滑動變阻器的電功率P1最大時，P1mix=9W，此時，R1=4Ω；

根據(jù)P=I2R，電流表示數(shù)：

I= = =1.5A

根據(jù)歐姆定律的變形公式，電壓表的示數(shù)：

U=R1I=4Ω×1.5A=6V；

答：當滑動變阻器的電功率P1最大時，電流表的示數(shù)為1.5A和電壓表的示數(shù)為6V；

（3）解：根據(jù)I=U/R可得：

當U1=4V，電流表的示數(shù)為I0=I1=2A時，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律有：

U電源=U1+U0

U電源=4V+2R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

當滑動變阻器的電功率P1最大時，U=6V，電流表的示數(shù)為I0=I=1.5A時，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律有：

U電源=6V+1.5R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

解①②式可得：R0=4Ω．

答：R0的阻值為4Ω．

【解析】（1）分析電路的連接，根據(jù)歐姆定律求滑動變阻器接入電路的阻值；根據(jù)圖2知變阻器對應(yīng)阻值的功率，根據(jù)W1=P1t求它在1min內(nèi)消耗的電能；（2）由P1～R1圖可知，當滑動變阻器的電功率P1最大時R1的大小；

根據(jù)P=I2R求電流表示數(shù)；根據(jù)歐姆定律的變形公求電壓表的示數(shù)：（3）根據(jù)在上面兩種情況下，由歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律列方程組求解R0的阻值．

【考點精析】認真審題，首先需要了解歐姆定律及其應(yīng)用(歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）)，還要掌握電功的計算(電功計算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）)的相關(guān)知識才是答題的關(guān)鍵．