如圖所示,R1、R2為定值電阻,R3為滑動變阻器.3個電阻采用如圖(a)方式接在電源上,已知R1=3Ω、R2=12Ω.現(xiàn)利用電壓傳感器(相當于電壓表)和電流傳感器(相當于電流表)研究R3上的電壓與電流變化關系,任意滑動R3上的滑片,通過數(shù)據(jù)采集器將電壓與電流信號輸入計算機后,在屏幕上得到的U-I圖象為如圖(b)所示的一條直線(實線部分).下列說法正確的是( 。
分析:(1)由U-I圖象讀出,當U=0時,I=1.5A,此時R3阻值為零;當U=4.5V時,I=0,看作斷路,分別根據(jù)閉合電路歐姆定律列方程,求解電動勢和內(nèi)阻;
(2)根據(jù)圖象,R3的最大電壓是3V,此時R3最大.由歐姆定律分別研究R2、R3并聯(lián)電路與整個外電路總電阻,利用電流相等,列方程求解R3的最大阻值.
(3)R3消耗的功率P=IU,由圖象得到電壓與電流的關系,綜合得到功率與電流的關系,再由數(shù)學知識求解R3消耗的最大功率.
解答:解:
A、B由圖,當U=0時,I=1.5A,此時R3阻值為零,R2被短路,
  有I=
E
R1+r
,代入得到  1.5=
E
3+r

根據(jù)圖線,若R3無限地變化,電壓為4.5V的時候電流為0,此時R3視為斷路
  有
4.5
R2
=
E
R1+R2+r

由以上兩式可得  E=6V,r=1Ω.故A正確,B錯誤.
C、根據(jù)圖線和電路圖的動態(tài)變化判斷,R3可獲得的最大電壓是3V,此時R3最大,則有
3
R2R3
R2+R3
=
E
R1+
R2R3
R2+R3
+r

  代入解得  R3=6Ω.故C錯誤.
D、R3消耗的功率P=IU=(4.5-
4.5
1.5
I)I=4.5I-3I2
得:當I=1.5A時,功率最大
P3m=4.5×0.75-3×0.752=1.875W.故D錯誤.
故選A
點評:本題電路結構較為復雜,關鍵要理解圖象的物理意義.第(2)問題也可以這樣解:根據(jù)圖線,R3兩端的電壓隨電流增大而減小,根據(jù)歐姆定律,電壓最大3V而電流最小為0.5A的位置即為R3最大的位置R3=6Ω.
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; R3消耗的最大功率P3m=
 

精英家教網(wǎng)

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