Question

16．如圖甲所示電路，電源電壓恒定不變．閉合開關(guān)后，把滑動變阻器R₂的滑片P從最右端向左移動，由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路，滑片P向左移動一段距離后，電流表才有讀數(shù)，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1.35V，且電流表讀數(shù)I與滑片P移動的距離x的關(guān)系如圖乙所示．求：

（1）當(dāng)電流表開始有讀數(shù)時(shí)，滑片P移動的距離x=5cm，R₂接入電路的阻值為9Ω；
（2）當(dāng)滑片P移到x等于10cm處時(shí)，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1.2V，求電源電壓和電阻R₁的阻值？
（3）若電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，兩表均不能超量程，則當(dāng)滑動變阻器斷路處接好后，調(diào)節(jié)滑片，電路消耗的最大功率為多少？

Answer 1

分析 由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
（1）由圖乙讀出電流表開始有讀數(shù)時(shí)滑片P移動的距離x的值，根據(jù)歐姆定律求出R₂接入電路的阻值；
（2）當(dāng)x=5cm時(shí)，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電源的電壓；當(dāng)x=10cm時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.2V，根據(jù)圖象讀出電路中的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓，利用電源的電壓不變得出等式即可求出R₁的阻值，進(jìn)一步求出電源的電壓；
（3）根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)電路中的電流，然后與電流表的量程相比較確定電路中的最大電流，利用P=UI求出電路消耗的最大功率．

解答 解：（1）由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓．
由圖乙當(dāng)電流表開始有讀數(shù)即I=0.15A時(shí)，滑片P移動的距離x=5cm，
R₂接入電路的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{1.35V}{0.15A}$=9Ω；
（2）當(dāng)x=5cm時(shí)，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=IR₁+U₂=0.15A×R₁+1.35V，
當(dāng)x=10cm時(shí)，電壓表的示數(shù)U₂′=1.2V，電路中的電流I′=0.3A，
則電源的電壓：
U=I′R₁+U₂′=0.3A×R₁+1.2V，
因電源的電壓不變，
所以，0.15A×R₁+1.35V=0.3A×R₁+1.2V，
解得：R₁=1Ω，
電源的電壓U=IR₁+U₂=0.15A×1Ω+1.35V=1.5V；
（3）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為0時(shí)，電路中的電流：
I″=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{1Ω}$=1.5A＞0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.6A，
電路消耗的最大功率：
P_大=UI_大=1.5V×0.6A=0.9W．
答：（1）5；9；
（2）電源電壓為1.5V，電阻R₁的阻值為1Ω；
（3）電路消耗的最大功率為0.9W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是分析圖象、得到有用的數(shù)據(jù)．