4.如圖甲所示,Ro為定值電阻,R1為滑動變阻器.圖乙是該滑動變阻器消耗的電功率與電流關(guān)系的圖象.則下列說法正確的是(  )
A.滑動變阻器消耗的最大電功率為0.9W
B.定值電阻Ro的阻值為20Ω
C.電源電壓是12V
D.該滑動變阻器的最大阻值是30Ω

分析 由電路圖可知,R0與R1串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流.
(1)由圖象讀出電路中的最小電流為0.2A時R1的電功率,根據(jù)P=I2R求出R1接入電路的最大電阻;
(2)由圖象可知,電路中的電流是0.5A時R1的電功率,根據(jù)P=I2R求出R1接入電路的電阻;
(3)根據(jù)電阻的串聯(lián)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求出R0的阻值,進一步求出電源的電壓.
(4)然后應(yīng)用電功率公式分析答題.

解答 解:由電路圖可知,R0與R1串聯(lián),電壓表測R1兩端的電壓,電流表測電路中的電流.
(1)由圖象可知,電路中的最小電流Imin=0.2A時,R1的電功率P1=0.8W,
由P=I2R可得,R1的最大電阻:
R1=$\frac{{P}_{1}}{{I}_{min}^{2}}$=$\frac{0.8W}{{(0.2A)}^{2}}$=20Ω;故D錯誤;
(2)由圖象可知,當(dāng)電路中的電流I′=0.5A時,R1的電功率P1′=0.5W,
此時R1接入電路的電阻:
R1′=$\frac{{P}_{1}′}{{I′}_{\;}^{2}}$=$\frac{0.5W}{{(0.5A)}^{2}}$=2Ω;
(3)當(dāng)電路中的最小電流Imin=0.2A時,
根據(jù)串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知:
R串1=R0+R1,
由I=$\frac{U}{R}$可得,電源的電壓:
U=Imin(R0+R1)=0.2A×(R0+20Ω)-----①
當(dāng)電路中的電流I′=0.5A時,R0與R1′串聯(lián),
根據(jù)串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知:
R串2=R0+R1′,
由I=$\frac{U}{R}$可得,電源的電壓:
U=I′(R0+R1′)=0.5A×(R0+2Ω)-----②
由①②解得:R0=10Ω,故B錯誤;
電源的電壓U=I(R0+R1)=0.2A×(10Ω+20Ω)=6V,故C錯誤;
(4)滑動變阻器R1消耗消耗的功率:P1=I2R1=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{0}}$)2R1=$\frac{{U}^{2}{R}_{1}}{{{R}_{1}}^{2}-2{R}_{1}{R}_{0}+{{R}_{0}}^{2}+4{R}_{1}{R}_{0}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{(R}_{1}-{R}_{0})}^{2}}{{R}_{1}}+4{R}_{0}}$;
所以,當(dāng)R1=R0=10Ω時,R1消耗功率最大,
最大功率為P1最大=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{(R}_{1}-{R}_{0})}^{2}}{{R}_{1}}+4{R}_{0}}$=$\frac{{(6V)}^{2}}{4×10Ω}$=0.9W,故A正確.
故選AD.

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應(yīng)用,關(guān)鍵是利用好電源的電壓不變和從圖象中讀出電流對應(yīng)的功率.

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(1)根據(jù)二力平衡知識可知,當(dāng)物體做勻速直線運動時,彈簧測力計拉力等于物體所受的滑動摩擦力.
(2)甲、丙兩圖所示的實驗說明:接觸面的粗糙程度相同時,滑動摩擦力的大小與壓力大小有關(guān).
(3)丙圖中,彈簧測力計的示數(shù)為3.2 N,鋁塊受到的摩擦力大小為0N;
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(1)小剛是通過比較海綿的凹陷程度比較壓力的作用效果大小的.
(2)觀察實驗圖(b)和圖(c),可以得出:壓力的作用效果與壓力有關(guān).
(3)觀察圖(b)、(c)后得出:在壓力一定時,受力面積越小,壓力的作用效果越明顯.
(4)設(shè)圖(a)中海綿對桌面的壓強是p1,圖(e)中字典對桌面的壓強是p2,桌面形變程度一樣明顯,所以壓強p1=p2.這個結(jié)論正確嗎?不正確.

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