Question

【題目】圖甲中電源為5V，R1為定值定值，R2為滑動(dòng)變阻器（允許通過的最大電流為5A），閉合開關(guān)S后，移動(dòng)附片P時(shí)a、b兩端電壓U和通過的電流I之間的關(guān)系如圖乙；R2消耗的功率P與電流I的關(guān)系如圖丙，求：

（1）R1的阻值；

（2）當(dāng)R2的功率為120W時(shí)，電路消耗的總功率；

（3）滑動(dòng)變阻器連入阻值的范圍．

Answer 1

【答案】（1）R1的阻值為為5Ω；

（2）當(dāng)R2的功率為120W時(shí)，電路消耗的總功率為200W；

（3）滑動(dòng)變阻器連入阻值的范圍為5Ω～45Ω．

【解析】試題分析：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．

（1）當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電路中的電流為0A，此時(shí)電壓表測(cè)電源的電壓，由圖乙可知ab兩端的電壓，即為電源的電壓；由圖丙可知當(dāng)R2的功率為120W時(shí)電路中的電流，由圖乙可知ab兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R1兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R1的阻值；

（2）根據(jù)P=UI求出當(dāng)R2的功率為120W時(shí)電路消耗的總功率；

（3）由圖乙可知，AB兩端最大和最小電壓對(duì)應(yīng)的電流，根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大和最小值，進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器連入阻值的范圍．

解：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．

（1）當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，電路中的電流為0A，此時(shí)電壓表測(cè)電源的電壓，

由圖乙可知ab兩端的電壓，即電源的電壓U=50V，

由圖丙可知，當(dāng)R2的功率為120W時(shí)，電路中的電流I=4A，

由圖乙可知，Uab=30V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，R1兩端的電壓：

U1=U﹣Uab=50V﹣30V=20V，

由I=可得，R1的阻值：

R1===5Ω；

（2）電路消耗的總功率：

P=UI=50V×4A=200W；

（3）由圖乙所示圖象可知：I1=1A時(shí)U2=45V，I2=5A時(shí)U2′=25V，

由I=可得，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大和最小電阻分別為：

R最大===45Ω，R最小===5Ω，

所以，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍是5Ω～45Ω．

答：（1）R1的阻值為為5Ω；

（2）當(dāng)R2的功率為120W時(shí)，電路消耗的總功率為200W；

（3）滑動(dòng)變阻器連入阻值的范圍為5Ω～45Ω．