Question

20．如圖甲所示電路中，電源兩端電壓保持不變，R₀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．求：
（1）該滑動變阻器的最大阻值；
（2）定值電阻R₀的阻值；
（3）電源電壓．

Answer 1

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）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，根據(jù)圖象讀出滑動變阻器消耗的電功率，利用P=I²R求出滑動變阻器的最大阻值；
（2）由圖象讀出電路中的電流為0.4A時R₁的電功率，根據(jù)P=I²R求出R₁接入電路的電阻，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；
（3）根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電源的電壓．

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）當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，
由圖象可知，電路中的最小電流I=0.2A時，R₁的電功率P₁=2W，
由P=I²R可得，滑動變阻器的最大阻值：
R₁=$\frac{{P}_{1}}{{I}^{2}}$=$\frac{2W}{（0.2A）^{2}}$=50Ω；
（2）由圖象可知，當(dāng)電路中的電流I′=0.4A時，R₁的電功率P₁′=3.2W，
此時R₁接入電路的電阻：
R₁′=$\frac{{P}_{1}′}{（I′）^{2}}$=$\frac{3.2W}{（0.4A）^{2}}$=20Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，由I=$\frac{U}{R}$可得，電源的電壓：
U=I′（R₀+R₁′）=0.4A×（R₀+20Ω），
當(dāng)電路中的電流I=0.2A時，電源的電壓：
U=I（R₀+R₁）=0.2A×（R₀+50Ω），
因電源的電壓不變，
所以，0.4A×（R₀+20Ω）=0.2A×（R₀+50Ω），
解得：R₀=10Ω，
（3）電源的電壓：
U=I（R₀+R₁）=0.2A×（10Ω+50Ω）=12V．
答：（1）該滑動變阻器的最大阻值為50Ω；
（2）定值電阻R₀的阻值為10Ω；
（3）電源電壓為12V．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)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．