Question

【題目】如圖甲所示的電路中，電源電壓保持不變。閉合開關(guān)，將變阻器滑片從一端移動到另一端的過程中，兩只電壓表與電流表示數(shù)的變化關(guān)系圖線如圖乙所示，則電源電壓為_____V，滑片移至最左端時10s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量為_____J。

Answer 1

【答案】15 6

【解析】

由電路圖可知，電阻R1、電阻R2、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V1測量R2兩端的電壓，電壓表V2測量R2和變阻器兩端的總電壓，電流表測量電路中的電流。

（1）當(dāng)滑片P向右移動時，滑動變阻器連入的電阻變小，從而使電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，R1和R2兩端的電壓變大，由串聯(lián)電路電壓的特點可知，R2和變阻器兩端的總電壓變小，由此可知圖象中上半部分為電壓表V2示數(shù)變化圖線，下半部分為電壓表V1示數(shù)變化圖線；

（2）由圖象可知，當(dāng)滑片P移至最右端，滑動變阻器連入電阻為0，此時電路中的總電阻最小，電路中的電流最大為0.6A，此時兩電壓表的示數(shù)都為6V，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律表示出電源的電壓；當(dāng)電壓表V2的示數(shù)（R2和變阻器兩端的電壓）為12V時，電壓表V1的示數(shù)（R2兩端的電壓）為2V，電路中的電流為0.2A，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點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的阻值和電源的電壓，根據(jù)Q＝I2Rt求出滑片移至最左端時10s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量。

由電路圖可知，電阻R1、電阻R2、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V1測量R2兩端的電壓，電壓表V2測量R2和變阻器兩端的總電壓，電流表測量電路中的電流。

（1）當(dāng)滑片P向右移動時，滑動變阻器連入的電阻變小，電路中的總電阻變小，

由可知，電路中的電流變大，

由U=IR可知，R1和R2兩端的電壓變大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電壓表V2的示數(shù)變小，結(jié)合圖乙可知，圖象中上半部分為電壓表V2示數(shù)變化圖線，下半部分為電壓表V1示數(shù)變化圖線；

（2）當(dāng)滑片P移至最右端時，兩電壓表均測R2兩端的電壓，電路中的電流最大為I=0.6A，UV1=6V，

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=UV1+U1=6V+0.6A×R1﹣﹣﹣①

當(dāng)滑片位于左端時，電壓表V2的示數(shù)（R2和變阻器兩端的電壓）UV2=12V時，電路中的電流I′=0.2A，則電源的電壓：U=UV2+U1′=12V+0.2A×R1﹣﹣﹣②

因電源的電壓不變，所以，由①②可得：R1=15Ω，U=15V，

滑片移至最左端時10s內(nèi)電流通過R1產(chǎn)生的熱量：

Q1=（I′）2R1t=（0.2A）2×15Ω×10s=6J。