問題詳情:
如圖20*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的變化圖像如圖20乙所示。求:
(1)當電壓表的示數為4V,電流表的示數為2A時,滑動變阻器接入電路的阻值和它在1min內消耗的電能;
(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;
(3)R0的阻值。
【回答】
(1)2Ω;480J;(2)1.5A;6V;(3)4Ω
命題立意:電學綜合計算
解析:本題考查了串並聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用。關鍵是注意開關閉合、斷開時電路連接方式的辨別。由電路圖可知,R0與R1串聯,電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流;
(1)當電壓表的示數為U1=4V,電流表的示數為I1=2A時,滑動變阻器接入電路的阻值,根據I=U/R可得:
R1'=U1/I1=4V/2A=2Ω
滑動變阻器在1min內消耗的電能;根據W=UIt可得:
W1=4V×2A×60s=480J
(2)當滑動變阻器的電功率P1最大時,由P1~R1圖可知,P1mix=9W,此時,R1=4Ω;
電流表的示數,根據I=U/R及P= U I可得:
P=I2R電流表I2=P/R=9W/4Ω=2.25A2
I=1.5A
電壓表的示數,根據I=U/R可得:
U=RI=4Ω×1.5A=6V
(3)根據I=U/R可得:
當U1=4V,電流表的示數為I0=I1=2A時,有:
U電源=U1+U0
U電源=4V+I0R0
U電源=4V+2 R0 ①
當滑動變阻器的電功率P1最大時,U=6V,電流表的示數為I0=I=1.5A時,有:
U電源=6V+1.5R0 ②
解①②式可得:R0=4Ω
答:(1)滑動變阻器接入電路的阻值為2Ω和它在1min內消耗的電能為480J;(2)當滑動變阻器的電功率P1最大時,電流表的示數為1.5A和電壓表的示數為6V;(3)R0的阻值為4Ω。
知識點:電功率
題型:計算題