Question

如圖所示電路，電源電壓保持不變，當(dāng)閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值從最大變化到最小，兩個(gè)電阻的“U-I”關(guān)系圖象如圖所示．求：
（1）甲和乙分別代表哪個(gè)電阻？
（2）電源電壓是多大？
（3）定值電阻R₁是多大？
（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，當(dāng)阻值為多大時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率最大？

Answer 1

解：（1）由圖象可知，甲兩端電壓隨電流的增大而減小，說(shuō)明甲隨電流的增大，阻值減小，應(yīng)用甲表示滑動(dòng)變阻器R₂，乙兩端電壓隨電流增大而增大，說(shuō)明乙的電阻阻值不變，則乙表示電阻R₁．
（2）由U-I圖象得，I=0.2A時(shí)，U₁=2V，U₂=4V，
電源電壓U=U₁+U₂=2V+4V=6V；
（3）由U-I圖象得，I=0.2A時(shí)，U₁=2V，
定值電阻的阻值R₁===10Ω；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值最大時(shí)，兩電阻串聯(lián)，干路電流最��；
由圖象知：電路電流I=0.2A，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U₂=4V；
滑動(dòng)變阻器的最大阻值為R₂===20Ω，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，它消耗的電功率最大．
答：（1）甲代表電阻R₂，乙代表電阻R₁．
（2）電源電壓是6V．
（3）定值電阻R₁是10Ω．
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為20Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的電功率最大．
分析：由圖甲所示電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測(cè)電路電流，電壓表V₁測(cè)電阻R₁兩端電壓，電壓表V₂測(cè)電阻R₂兩端電壓；
（1）從“U-I”關(guān)系圖象可以看出，甲為滑動(dòng)變阻器的U-I關(guān)系圖象，因?yàn)樽詈箅妷鹤優(yōu)?，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器的電阻為0；乙為電阻R₁的U-I圖象；
（2）由圖象求出兩電阻兩端的電壓，然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出電源電壓；
（3）由圖象找出定值電阻R₁的電壓所對(duì)應(yīng)的電流，然后由歐姆定律求出其電阻；
（4）滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大；當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大時(shí)，電路電流最小，由圖象求出此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓、電路電流，由歐姆定律可求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值．
點(diǎn)評(píng)：本題考查串聯(lián)電路電流和電壓的規(guī)律以及滑動(dòng)變阻器的使用，關(guān)鍵是歐姆定律的應(yīng)用，要明白電路各個(gè)用電器的連接情況，還要會(huì)看“U-I”關(guān)系圖象．在電學(xué)中，有些題目的信息是通過(guò)圖象給出的，所以要會(huì)讀電路圖中的信息和U-I圖象中的信息．