問題詳情:
在如圖*所示的電路中,R1為定值電阻,滑動變阻器R2上標有“20Ω 0.5A",當滑片P由c點移到a端的過程中,電壓表示數U隨滑動變阻器R2接入電路的阻值變化情況如圖乙所示,R1的最小功率是0.4 W。在保*電路元件安全的條件下,下列説法正確的是( )
A. 電源電壓為5 V B. R1的阻值為20Ω
C. R2接入電路的最小阻值為2Ω D. R2的最小功率是0.8 W
【回答】
C
【解析】
由圖*所示電路圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯,電壓表測定值電阻R1兩端電壓;
(1)根據P=I2R可知:電路中電流最小時R1的功率最小,所以當R1的功率最小時滑動變阻器連入電路的電阻最大,即在a點,由圖乙可知,R2為20Ω時,電壓表的示數為2V,根據P=UI求出此時電路的電流,然後根據歐姆定律求出兩端的電壓,根據串聯電路的電壓特點即可求出電源電壓;
(2)根據歐姆定律求出R1的阻值;
(3)由於滑動變阻器R2上標有“20Ω0.5A”,則電路中的最大電流為0.5A,根據歐姆定律求出電路中最小電阻,利用電阻的串聯特點即可求出R2接入電路的最小阻值;
(4)根據電路中的電流變化範圍,利用P=UI求出滑動變阻器的功率變化範圍,據此得出R2的最小功率。
【詳解】由圖*所示電路圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯,電壓表測定值電阻R1兩端電壓;
A.由於R1是定值電阻,根據P=I2R可知,電路中電流最小時R1的功率最小,當電流最小時滑動變阻器連入電路的電阻最大,則由圖乙知,滑動變阻器連入電路的電阻為20Ω,此時電壓表的示數為2V,根據P=UI可得,此時電路的電流
根據和串聯電路的電壓特點可得電源電壓
故A錯誤;
B.根據可得R1的阻值
故B錯誤;
C.由於滑動變阻器R2上標有“20Ω0.5A”,則電路中的最大電流為0.5A,根據可得最小總電阻
則此時滑動變阻器的最小阻值為
故C正確;
D.由前面解答可知,電路中電流的取值範圍為0.2A∼0.5A,滑動變阻器消耗的功率
所以當時,即I=0.3A時,R2的功率最大P最大=0.9W;根據前面推出的變阻器消耗功率與電流的二次函數表達式作出P−I圖像,如圖所示:
根據圖像可知,當電流最大為0.5A時,滑動變阻器消耗的電功率最小,滑動變阻器消耗的最小電功率
故D錯誤。
故選C。
知識點:電功率
題型:選擇題