Question

圖所示的電路中，電源兩端電壓U保持不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P置于a端時(shí)，閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為U₁，電流表的示數(shù)I₁=1A，電阻R₁消耗的電功率P₁=4W，電阻R₂消耗的電功率為P₂；當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P置于b端時(shí)，電壓表的示數(shù)為U₂，電流表的示數(shù)為I₂，電阻R₂消耗的電功率為P₂′。已知P₂ :P₂′=1:4，U₁：U₂=2:1。求：

（1）電阻R₂的阻值；
（2）滑動(dòng)變阻器滑片P在a端時(shí)R₂消耗的功率；
（3）滑動(dòng)變阻器滑片P在b端時(shí)R₂消耗的功率。

Answer 1

（1）2Ω （2）2W （3）8W

解析試題分析：（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P置于a端時(shí)，閉合開關(guān)S，電阻R₁R₂和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器阻值最大，電壓表測(cè)量R₂和滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)量電路總電流，已知電流表的示數(shù)I₁和電阻R₁消耗的電功率，可求電阻R₁的阻值，
已知P₂：P₂′=1：4，可求電流I₂的大小，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P置于b端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路電阻為0，電壓表測(cè)量R₂兩端的電壓，大小等于電源電壓減去電阻R₁兩端的電壓，還知道U₁：U₂=2：1，進(jìn)一步求出電源電壓和R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電阻R₂的阻值．
（2）先計(jì)算滑動(dòng)變阻器滑片P在a時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，再根據(jù)公式P=UI求出R消耗的功率．
（3）滑動(dòng)變阻器滑片P在b時(shí)R₂消耗的功率根據(jù)公式P=I²R可求．
具體：（1）電阻R₁的阻值R₁=
U₁=U-I₁R₁=U-1A×4Ω=U-4V，
電阻R₂消耗的電功率為P₂=I₁²R₂=（1A）²R₂
P₂^′=I₂²R₂，
因?yàn)镻₂：P₂^′=1：4，所以（1A）²R₂=I₂²R₂，得出I₂=2A，
又因?yàn)閁₂=U-I₂R₁=U-2A×4Ω=U-8V，U₂：U₁=2：1，
所以U-4V：U-8V=2：1，得到U=12V，U₂=4V，
電阻R₂的阻值R₂=
答：電阻R₂的阻值為2Ω．
（2）滑動(dòng)變阻器滑片P在a時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_R=U-I₁R₁-I₁R₂=12V-4V-2V=6V，
所以滑動(dòng)變阻器滑片P在a時(shí)R消耗的功率P_R=U_RI₁=6V×1A=6W．
答：滑動(dòng)變阻器滑片P在a時(shí)R消耗的功率為6W．
（3）滑動(dòng)變阻器滑片P在b時(shí)R₂消耗的功率P₂^′=I₂²R₂=（2A）²×2Ω=8W．
答：滑動(dòng)變阻器滑片P在b時(shí)R₂消耗的功率為8W．
考點(diǎn)：電功率的計(jì)算；歐姆定律的應(yīng)用
點(diǎn)評(píng)：本題考查電阻和電功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，還要會(huì)分析滑片移動(dòng)過程中電路的連接情況，這是本題的重點(diǎn)也是難點(diǎn)．