Question

4．在如圖所示的電路中，滑動(dòng)變阻器R₁的最大電阻阻值為20Ω，R₂=5Ω，R₃=10Ω．
（1）當(dāng)S₁閉合、S₂斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到b端，電壓表的示數(shù)為2V，求電源電壓；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端，求電路消耗的總功率和通電10min電流所做的功．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)閉合S₁、斷開(kāi)S₂，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到b端時(shí)，電阻R₂與R₁的最大阻值串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端時(shí)，電阻R₁、R₃并聯(lián)，根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$分別求出兩電阻的電功率，進(jìn)一步求出電路消耗的總功率，根據(jù)W=Pt求出通電10min消耗的電能．

解答 （1）只有R₁與R₂串聯(lián)：I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{2V}{5Ω}$=0.4A；
U₁=I₂R₁=0.4A×20Ω=8V；
 電源電壓：U=U₁+U₂=8V+2V=10V；
（2）只有R₂與R₃并聯(lián)：
電路總電阻：R=$\frac{{R}_{2}{R}_{3}}{{R}_{2}+{R}_{3}}$=$\frac{5Ω×10Ω}{5Ω+10Ω}$=$\frac{10}{3}$Ω，
電路總功率：P=$\frac{{U}^{2}}{R}$=$\frac{（10V）^{2}}{\frac{10}{3}Ω}$=30W；
10min消耗的電能：W=Pt=30W×600s=18000J．
答：（1）電源電壓為10V；
（2）當(dāng)S₁、S₂閉合，滑動(dòng)變阻器的滑片滑到a端時(shí)，電路消耗的總功率為30W，通電10min消耗的電能為18000J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功率公式、電功公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵認(rèn)清電路的連接方式．