Question

6．如圖甲所示，R₁為定值電阻，R₂為滑動(dòng)變阻器；圖乙反映了開關(guān)由斷開到閉合，在移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，ab兩端的電壓U和通過(guò)的電流I之間的關(guān)系；圖丙是滑動(dòng)變阻器消耗的功率P與電流I之間的關(guān)系．求：

（1）電源電壓；
（2）電阻R₁的阻值；
（3）當(dāng)變阻器消耗的功率為80W時(shí)，整個(gè)電路1min消耗的電能；
（4）在圖乙中畫出滑片移動(dòng)過(guò)程中，電阻R₁兩端的電壓和通過(guò)的電流之間關(guān)系的圖線．

Answer 1

分析 （1）由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)接入電路，ab兩點(diǎn)間電壓是滑動(dòng)變阻器兩端電壓，當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，ab兩端的電壓等于電源電壓；
（2）由圖乙所示圖象求出電壓與電流的對(duì)應(yīng)值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律列方程，可以求出電源電壓與電阻R₁的阻值；
（3）由圖丙求出R₂消耗的功率為120W時(shí)的電路電流，由P=UI求出電路消耗的總功率；
（4）R₁為定值電阻，由歐姆定律知通過(guò)它的電流與它兩端電壓成正比，由此畫圖．

解答 解：
由圖甲知，R₁、R₂串聯(lián)在電路中，
（1）由圖乙是ab（R₂）兩端的電壓U和通過(guò)的電流I之間的關(guān)系圖象，
由圖知，當(dāng)I=0時(shí)，即S斷開時(shí)，此時(shí)ab兩端的電壓最大，應(yīng)等于電源電壓，
所以電源電壓：U=60V；
（2）由圖乙所示圖象可知，I=5A時(shí)，U₂=10V，
由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知，R₁兩端的電壓：U₁=U-U₂=60V-10V=50V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，
電阻R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{10V}{1A}$=10Ω；
（3）由圖丙可知，當(dāng)R₂的功率為80W時(shí)，電路電流為2A，
則電路消耗的總功率P=UI=60V×2A=120W；
（4）R₁為定值電阻，由歐姆定律知通過(guò)它的電流與它兩端電壓成正比，
當(dāng)通過(guò)的電流為0時(shí)，電壓為60V，當(dāng)電流為5A時(shí)，電壓為50V，由此畫出電阻R₁兩端的電壓和通過(guò)的電流之間關(guān)系的圖線，如圖所示：
．
答：（1）電源電壓為60V；
（2）R₁的阻值為10Ω；
（3）當(dāng)R₂的功率為80W時(shí)，電路消耗的總功率為120W；
（4）圖象見(jiàn)上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道圖象題，難度較大，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、由圖象獲取所需信息、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律、電功率公式即可正確解題．