王強和科技小組的同學(xué)們制作了一個可調(diào)節(jié)多檔位電熱器模型.為了分析接入電路的發(fā)熱電阻對電熱器電功率的影響,他們將電表接入電路中,其電路原理圖如圖所示,其中R1是電熱器的發(fā)熱電阻,R2是調(diào)節(jié)電阻,其最大阻值是20Ω.
(1)當(dāng)滑動變阻器滑片滑到中點時,電流表的示數(shù)為0.6A,電壓表的示數(shù)為6V,求電源電壓和R1的阻值?
(2)當(dāng)電熱器發(fā)熱功率最大時,10min產(chǎn)生的熱量是多少?
(3)當(dāng)電熱器發(fā)熱功率最小時,電熱器R1的發(fā)熱功率多大?

解:(1)當(dāng)滑動變阻器滑片滑到中點時,滑動變阻器兩端的電壓U2=IR=0.6A×10Ω=6V,
電源電壓U=U1+U2=6V+6V=12V,
電阻R1的阻值R1===10Ω.
答:電源電壓和R1的阻值分別為12V和10Ω.
(2)當(dāng)滑動變阻器接入電路電阻為0時,滑片移到最右端,電熱器發(fā)熱功率最大,
10min產(chǎn)生的熱量Q=W=t=×10×60s=8640J.
答:當(dāng)電熱器發(fā)熱功率最大時,10min產(chǎn)生的熱量是8640J.
(3)當(dāng)滑動變阻器接入電路電阻最大時,滑片移到最左端,電熱器發(fā)熱功率最小,
此時電路中電流I1===0.4A,
電熱器發(fā)熱功率P=I12R1=(0.4A)2×10Ω=1.6W.
答:電熱器R1的發(fā)熱功率為1.6W.
分析:(1)兩電阻串聯(lián),電壓表測量R1兩端的電壓,電流表測量總電流,當(dāng)滑動變阻器滑片滑到中點時,根據(jù)公式U=IR可求滑動變阻器兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電壓的規(guī)律進一步求出電源電壓,利用公式R=可求R1的阻值.
(2)根據(jù)公式P=可知,當(dāng)電路中電阻最小時,電熱器發(fā)熱功率最大,也就是說滑動變阻器接入電路電阻為0,滑片移到最右端,根據(jù)公式Q=W=t可求10min產(chǎn)生的熱量.
(3)根據(jù)公式P=可知,當(dāng)電路中電阻最大時,電熱器發(fā)熱功率最小,也就是說滑動變阻器接入電路電阻最大,滑片移到最左端,根據(jù)歐姆定律求出電路電流,再利用公式P=I2R求出電熱器R1的發(fā)熱功率.
點評:本題考查電壓、電阻、產(chǎn)生熱量、電流、電功率等的計算,關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用,難點是知道滑片移到過程中電路的連接情況,要知道串聯(lián)電路電流、電壓和電阻的規(guī)律,解題過程中還要注意單位的換算.
練習(xí)冊系列答案
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