Question

9．如圖甲所示，電源電壓恒為6V，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為50Ω，電流在0.1A～0.4A之間時(shí)電子元件均能正常工作．若通過此電子元件的電流與其兩端電壓的關(guān)系如圖乙所示 為使電子元件處于正常工作狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值為40Ω；在電子元件處于正常工作狀態(tài)下，電路消耗的最大功率為2.4W；在電子元件處于正常工作狀態(tài)下且電路消耗的功率最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器每分鐘發(fā)熱48J．

Answer 1

分析 由電路圖可知，滑動(dòng)變阻器與電阻元件串聯(lián)，電路電流最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，由圖乙所示圖象可以求出電阻元件正常工作時(shí)最小電流所對(duì)應(yīng)的電壓，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，然后由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值；電源電壓一定，電路電流最大時(shí)，功率最大，由圖象找出正常工作最大電流對(duì)應(yīng)的電壓，求出滑動(dòng)變阻器兩端電壓，然后由P=UI求出電路消耗的功率，由電功公式求出滑動(dòng)變阻器消耗的電能．

解答 解：電路電流最小時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大，
電路最小電流為0.1A，由圖示圖象可知，此時(shí)電子元件兩端電壓：U_元件=2V，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_元件=6V-2V=4V，由I=$\frac{U}{R}$可知，
滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值：R_滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；
電路電流最大時(shí)，電路消耗的功率最大，電路最大電流為0.4A，
電路消耗的最大功率：P_最大=UI_最大=6V×0.4A=2.4W，
由圖示圖象可知，電流為0.4A時(shí)，電子原件兩端電壓：U_原件′=4V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑′=U-U_原件′=6V-4V=2V，
滑動(dòng)變阻器每分鐘t=1min=60s產(chǎn)生的熱量：Q=W=U_滑′I′t=2V×0.4A×60s=48J；
故答案為：40；2.4W；48．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了求電阻、電功率、電熱問題，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式與電功公式即可正確解題；由圖象找出電流所對(duì)應(yīng)的電壓是正確解題的前提與關(guān)鍵．