Question

【題目】如圖甲所示,電源電壓保持不變。閉合開關(guān),滑動(dòng)變阻器的滑片P從b點(diǎn)滑到a點(diǎn)的過程中,兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖線如圖乙所示。圖乙中dc是表示電壓表___(選填“V1”或“V2”)的示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的圖線；電源電壓為___V；滑片在a點(diǎn)時(shí)，10s內(nèi)電阻R消耗的電能為___J；滑片從b點(diǎn)滑到a點(diǎn)的過程中，電路消耗的總功率最大值為___W.

Answer 1

【答案】V1 15 90 45

【解析】

（1）分析電路的連接，由甲圖可知，滑片P從b點(diǎn)滑到a點(diǎn)的過程中，由變阻器連入電路的電阻變化，由歐姆定律確定電路中的電流變化和R2的電壓變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律確定R1的電壓變化，結(jié)合圖象分析回答；

（2）在（1）的基礎(chǔ)上，由ec對(duì)應(yīng)的物理大小，由此根據(jù)歐姆定律可求R2的電阻；根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)得出滑片P在b和a點(diǎn)的電源電壓表達(dá)式，由電源電壓不變列方程，先求出電阻R，然后即可求出電源電壓；

（3）（4）滑片滑到a點(diǎn)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律確定電路電流的大小，由R1的U-I圖象得出最大的電流值，即可利用W=I2Rt求10s內(nèi)電阻R消耗的電能；根據(jù)P=UI求電阻消耗的最大功率．

（1）由甲圖可知，滑片P從b點(diǎn)滑到a點(diǎn)的過程中，變阻器連入電路的電阻變小，電路中的電流變大；根據(jù)串聯(lián)分壓原理可知，滑動(dòng)變阻器R1兩端的電壓變小；由于電源電壓不變，則R2兩端的電壓變大；所以，對(duì)于R1：通過的電流隨兩端電壓的減小而增大；對(duì)于R2：通過的電流隨兩端電壓的增大而增大；據(jù)此判斷，乙圖中dc是V1的U-I圖象，ec是V2的U-I圖象．

（2）由乙圖中ec可知，I=3A，U2=6V，根據(jù)I=可得R2的電阻：R2===2Ω；由甲圖可知，電阻R、R1、R2串聯(lián)，滑片在b點(diǎn)時(shí)，Ib=1A，U1b=12V，U2b=2V，則根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可得：電源電壓U=IbR+U1b+U2b，即：U=1A×R+12V+2V-----①；滑片在a點(diǎn)時(shí)，Ia=3A，U1a=6V，U2a=6V，則根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可得：電源電壓U=IaR+U1a+U2a，即：U=3A×R+6V+6V-------②；由①②，解得：R=1Ω，則電源電壓：U=1A×1Ω+12V+2V=15V．

（3）（4）滑片在a點(diǎn)時(shí)，由電阻的串聯(lián)，總電阻最小，電流最大，由圖象可知，最大Ia=3A，10s內(nèi)電阻R消耗的電能為：W=Ia2Rt=（3A）2×1Ω×10s=90J, 電阻消耗的最大功率：

P大=UIa=15V×3A=45W.