Question

10．如圖甲所示，電源電壓一定，閉合開關(guān)S，滑動(dòng)變阻器滑片P從最上端滑至最下端的過程中，電流表示數(shù)I與滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值R之間的關(guān)系如圖乙所示．已知定值電阻R₀=20Ω．求：
（1）電源電壓U；
（2）圖乙中坐標(biāo)值I₁的值；
（3）當(dāng)電流表示數(shù)I=0.4A時(shí)，R消耗的電功率．

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₀與R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)滑片位于上端時(shí)，變阻器接入電路中的電阻為零，此時(shí)電路中的電流最大，根據(jù)圖乙讀出電路中的電流，利用歐姆定律求出電源的電壓；
（2）當(dāng)滑片位于下端時(shí)接入電路中的電阻最大，根據(jù)圖乙可知變阻器的最大阻值，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的最小電流；
（3）根據(jù)歐姆定律求出當(dāng)電流表示數(shù)I=0.4A時(shí)電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，根據(jù)P_R=I²R求電功率．

解答 解：由電路圖可知，R₀與R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)滑片位于上端時(shí)，變阻器接入電路中的電阻為零，此時(shí)電路中的電流最大，
由圖乙可知，電路中的最大電流I_大=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I_大R₀=0.6A×20Ω=12V；
（2）當(dāng)滑片位于下端時(shí)，接入電路中的電阻最大，
由圖乙可知，變阻器的最大阻值R_大=40Ω，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的最小電流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{12V}{20Ω+40Ω}$=0.2A，
即圖乙中坐標(biāo)值I₁=I_小=0.2A；
（3）當(dāng)電流表示數(shù)I=0.4A時(shí)，電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{I}=\frac{12V}{0.4A}$=30Ω，
則滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R=R_總-R₀=30Ω-20Ω=10Ω．
R消耗的電功率P_R=I²R=（0.4A）²×10Ω=1.6W．
答：（1）電源電壓U為12V；
（2）圖乙中坐標(biāo)值I₁的值為0.2A；
（3）當(dāng)電流表示數(shù)I=0.4A時(shí)，R消耗的電功率為1.6W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象讀出滑片位于不同位置時(shí)接入電路中的電阻以及電流值．