Question

16．如圖甲所示電路，電源兩端電壓U不變，R₁是定值電阻，R₂是滑動(dòng)變阻器．當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻，其電流與電壓的關(guān)系如圖乙所示．求：
（1）滑動(dòng)變阻器R₂接入電路的最大阻值為60Ω，電源兩端電壓為7V；
（2）定值電阻R₁的電阻值；
（3）電路消耗電功率的最大值及其工作0.2小時(shí)消耗的能量．

Answer 1

分析 由電路圖可知，當(dāng)滑片位于最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R₂與電阻R₁串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，此時(shí)電路中的電流最小，由乙圖讀出兩電表的示數(shù)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓，利用歐姆定律求出R₂的最大阻值；當(dāng)滑片位于最左端時(shí)電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路中的電流最大并由乙圖讀出其大小，利用歐姆定律表示出電源的電壓；利用電源的電壓不變建立等式即可求出定值電阻的阻值和電源的電壓，最后利用P=UI求出電路消耗的最大功率，應(yīng)用W=Pt可以求出消耗的電能．

解答 解：（1）（2）當(dāng)滑片位于最右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器的最大阻值R₂與電阻R₁串聯(lián)，
電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，此時(shí)電路中的電流最��；
由乙圖可知，U₁=6V，I_最小=0.1A，
變阻器R₂接入電路的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{最小}}$=$\frac{6V}{0.1A}$=60Ω；
當(dāng)滑片位于最左端時(shí)電路為R₁的簡(jiǎn)單電路，此時(shí)電路中的電流最大，
由乙圖可知I_最大=0.7A，由I=$\frac{U}{R}$可得，
電源的電壓：U=I_最大R₁=0.7A×R₁；
串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
電源的電壓：U=I_最小R₁+U₂=0.1A×R₁+6V；
電源的電壓不變，0.7A×R₁=0.1A×R₁+6V，
解得：R₁=10Ω，電源的電壓：U=0.7A×R₁=0.7A×10Ω=7V；
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0Ω時(shí)，電路消耗的總功率最大，
此時(shí)有P=UI=7V×0.7A=4.9W．
工作t=0.2h=720s消耗的能量：
W=Pt=4.9W×720=3528J；
故答案為：（1）60；7；
（2）定值電阻R₁的電阻值為10Ω；
（3）電路消耗電功率的最大值為4.9W，其工作0.2小時(shí)消耗的能量為3528J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是分析好滑片移動(dòng)時(shí)兩電表示數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系．