Question

8．如圖所示電路中，電源電壓不變，R₁是定值電阻，R₂由三段材料不同、橫截面積相同的均勻直導(dǎo)體EF、FG、GH連接而成，其中一段是銅導(dǎo)體，其電阻可忽略不計(jì)，另兩段導(dǎo)體的阻值與自身長度成正比，P是與R₂良好接觸并能移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭．閉合開關(guān)S將P 從H段移到E端時(shí)，電流表示數(shù)I與P向左移動(dòng)距離x之間的關(guān)系如圖乙所示．已知R₁=10Ω，則下列判斷正確的是（　�。�

• A． EF導(dǎo)體是銅導(dǎo)體
• B． GH導(dǎo)體的電阻為10Ω
• C． P位于x=60cm，通過導(dǎo)體R₁的電流為0.5A
• D． P位于x=0cm及x=40cm兩處時(shí)，R₂消耗的功率相等

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí)，電路中電流最大，根據(jù)圖象讀出電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路中的電流最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，由圖象可知滑片P從H端向E端移動(dòng)出現(xiàn)拐點(diǎn)，據(jù)此確定GH、FG、EF的長度，滑片位于銅導(dǎo)線段時(shí)電路中的電流不變，據(jù)此確定銅導(dǎo)線的長度，根據(jù)圖象得出當(dāng)滑片P位于G點(diǎn)時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出總電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出GH段的總電阻；
（2）根據(jù)電阻的串聯(lián)求出EF段的總電阻，然后求出EF段每1cm的電阻，進(jìn)一步求出P位于x=60cm時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，利用電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流即可得出通過導(dǎo)體R₁的電流；
（3）當(dāng)x=0cm時(shí)電路中的電流最大，根據(jù)P=I²R求出R₂消耗的功率，當(dāng)x=40cm時(shí)，電路中的電流I=0.4A，阻值R₂=5Ω，再根據(jù)P=I²R求出R₂消耗的功率，然后判斷得出答案．

解答 解：（1）當(dāng)滑片位于E端時(shí)，電路為R₁的簡單電路，電路中的電流最大，
由圖象可知，I_大=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I_大R₁=0.6A×10Ω=6V，
當(dāng)滑片位于H端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小
由圖象可知，I_小=0.2A，
則電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{小}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_EH=R_總-R₁=30Ω-10Ω=20Ω，
由于滑片P從H端向E端移動(dòng)，由圖象的拐點(diǎn)可知：
GH=30cm，F(xiàn)G=50cm-30cm=20cm，EF=70cm-50cm=20cm，
中間一段電流無變化，故FG是銅導(dǎo)線，故A錯(cuò)誤；
由圖象可知，當(dāng)滑片P位于G點(diǎn)時(shí)，電路中的電流I=0.4A，則總電阻：
R_總′=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω，
則GH段的總電阻：
R_GH=R_總-R_總′=30Ω-15Ω=15Ω，故B錯(cuò)誤；
（2）EF段的總電阻：
R_EF=R_總′-R₁=15Ω-10Ω=5Ω，
因兩段導(dǎo)體的阻值與自身長度成正比，
所以，EF導(dǎo)體每1cm的電阻$\frac{5Ω}{20cm}$=0.25Ω/cm，
當(dāng)P位于x=60cm時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻：
R₂=（70cm-60cm）×0.25Ω/cm=2.5Ω，
通過導(dǎo)體R₁的電流：
I₁=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{10Ω+2.5Ω}$=0.48A，故C錯(cuò)誤；
（3）當(dāng)x=0cm時(shí)，R₂消耗的功率P₂=I_小²R_EH=（0.2A）²×20Ω=0.8W，
當(dāng)x=40cm時(shí)，電路中的電流I=0.4A，R_EF=5Ω，則R₂消耗的功率P₂′=I²R_EF=（0.4A）²×5Ω=0.8W，故D正確．
故選D．

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，從圖象中獲取有用的信息是關(guān)鍵．