Question

12．如圖甲所示，R₁為定值電阻，R₂為滑動(dòng)變阻器；圖乙反映了開關(guān)由斷開到閉合，在移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，ab兩端的電壓U和通過(guò)的電流I之間的關(guān)系；圖丙是滑動(dòng)變阻器消耗的功率P與電流I之間的關(guān)系．求：

（1）電源電壓；
（2）電阻R₁的阻值；
（3）當(dāng)變阻器消耗的功率為90W時(shí)，整個(gè)電路1min消耗的電能；
（4）在圖乙中畫出滑片移動(dòng)過(guò)程中，電阻R₁兩端的電壓和通過(guò)的電流之間關(guān)系的圖線．

Answer 1

分析 （1）由圖象乙可以得出電源電壓；
（2）由圖乙所示圖象求出電壓與電流的對(duì)應(yīng)值，由串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律列方程，可以求出電阻R₁兩端的電壓與電阻R₁的阻值；
（3）由圖丙求出R₂消耗的功率為90W時(shí)的電路電流，由W=UIt求出電路消耗的電能；
（4）根據(jù)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，由歐姆定律可以求出電阻R₁兩端的電壓和通過(guò)的電流，進(jìn)一步畫出圖象．

解答 解：
（1）由圖可知，電源電壓為60V；
（2）從圖乙中可以看出電流1A時(shí)，變阻器兩端的電壓為50V；
則電阻R₁兩端的電壓U₁=U-U_P=60V-50V=10V；
電阻R₁的阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{10V}{1A}$=10Ω；
（3）從圖丙中可以看出變阻器的功率90W時(shí)，電路中的電流為3A；
整個(gè)電路消耗的電能W=UIt=60V×3A×60s=10800J；
（4）由圖乙所示圖象可知：I=1A時(shí)U₂=50V，所以U₁=60V-50V=10V；當(dāng)I′=3A時(shí)U₂′=30V；U₁′=60V-30V=30V，I′′=5A時(shí)U₂′′=10V；U₁′′=60V-10V=50V，描點(diǎn)連線，如圖：

答：（1）電源電壓為60V；
（2）電阻R₁的阻值10Ω；
（3）當(dāng)變阻器消耗的功率為90W時(shí)，整個(gè)電路1min消耗的電能為10800J；
（4）如上圖．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道圖象圖，難度較大，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、由圖象獲取所需信息、熟練應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律、電能公式即可正確解題．