(2012?太倉(cāng)市模擬)如圖甲所示的電路中,電源電壓保持不變,S閉合后,在滑動(dòng)變阻器的滑片P由B端移動(dòng)到A端的過(guò)程中,測(cè)得電阻R1兩端的電壓與通過(guò)電阻R1的電流的變化關(guān)系如圖乙所示.求:
(1)電源的電壓;
(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值;
(3)電阻R1消耗的電功率的變化范圍.
分析:(1)由電路圖可知,當(dāng)滑片在A端時(shí)滑動(dòng)變阻器R2被短路,電路為R1的簡(jiǎn)單電路,電壓表測(cè)電源的電壓,電流表測(cè)電路中的電流;根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)電路中的電流最大,由乙圖讀出電源的電壓和此時(shí)電路中的電流,根據(jù)歐姆定律求出R1的阻值.
(2)當(dāng)滑片在B端時(shí),R1與R2的最大阻值串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流;根據(jù)歐姆定律可知此時(shí)電路中的電流最小,由乙圖讀出此時(shí)R1兩端的電壓和電路中的電流,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R2兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值.
(3)根據(jù)P=I2R求出R1在最大電流、最小電流消耗的電功率,進(jìn)一步得出變化范圍.
解答:解:(1)當(dāng)滑片在A端時(shí),電路為R1的簡(jiǎn)單電路,電壓表測(cè)電源的電壓;
所以,由圖乙可得:電源的電壓U=12V,電路中的電流I=1.5A,
R1=
U
I
=
12V
1.5A
=8Ω;
(2)當(dāng)滑片在B端時(shí),R1與R2的最大阻值串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓;
所以,由乙可得:U1=4V,電路中的電流I′=0.5A,
滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U2=U-U1=12V-4V=8V,
滑動(dòng)變阻器的最大阻值R2=
U2
I
=
8V
0.5A
=16Ω;
(3)R1消耗的最大功率P1max=I2R1=(1.5A)2×8Ω=18W;
R1消耗的最小功率P1min=(I′)2R1=(0.5A)2×8Ω=2W;
故電阻R1消耗的電功率的變化范圍為2W~18W.
答:(1)電源的電壓為12V;
(2)滑動(dòng)變阻器的最大阻值為16Ω;
(3)電阻R1消耗的電功率的變化范圍為2W~18W.
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)鍵是明白滑片移動(dòng)過(guò)程中電路的變化情況和根據(jù)圖象得出相關(guān)的信息.
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