Question

5．如圖所示電路中，電源電壓不變，R₁為定值電阻，R₂為滑動變阻器（a、b為其兩端點）．閉合開關(guān)S，當滑片P在某一端點時，電流表示數(shù)為0.1A，R₂消耗的電功率為lW；當滑片P移動至某一位置時，電流表示數(shù)為0.3A，R₂消耗的電功率為1.8W．則當滑片P從a移到b的過程中，（　　）

• A． 電流表示數(shù)變化了0.6A
• B． 電路消耗的總功率變化了5W
• C． R₁消耗的電功率變化了7W
• D． 電壓表示數(shù)變化了4V

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）比較滑片P在某一端點和滑片P移動至某一位置時電路中的電流即可判斷滑片位于某一端點時接入電路中的電阻最大，根據(jù)P=UI求出R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點和歐姆定律表示出電源的電壓；當滑片P移動至某一位置時，根據(jù)P=UI求出R₂兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點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得出R₁的阻值，進一步求出電源的電壓；
（2）當P在a端時，R₂連入阻值為0，則電壓表的示數(shù)為0，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)P=UI求出R₁消耗的電功率和電路消耗的總功率；知道當P在b端時電路中的電流和電壓表示數(shù)，根據(jù)P=I²R求出R₁消耗的電功率，根據(jù)P=UI求出電路消耗的總功率，然后得出答案．

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）因當滑片P在某一端點時電流表示數(shù)0.1A小于當滑片P移動至某一位置時電流表示數(shù)0.3A，
所以滑片P在該端點時接入電路的阻值最大，即滑片位于b端，
由P=UI可得，R₂兩端的電壓：
U₂=$\frac{{P}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{1W}{0.1A}$=10V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{10V}{0.1A}$=100Ω，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源電壓：U=I₁R₁+U₂=0.1A×R₁+10V，
當滑片P移動至某一位置時，電流表示數(shù)為0.3A，滑動變阻器兩端的電壓：
U₂′=$\frac{{P}_{2}′}{{I}_{2}}$=$\frac{1.8W}{0.3A}$=6V，
所以電源電壓：U=I₂R₁+U₂′=0.3A×R₁+6V，
因電源的電壓不變，所以，0.1A×R₁+10V=0.3A×R₁+6V，
解得：R₁=20Ω，
電源電壓：U=I₁R₁+U₂=0.1A×20Ω+10V=12V；
（2）當P在a端時，R₂連入阻值為0，則電壓表的示數(shù)為0，電路為R₁的簡單電路；
電流表最大示數(shù)：
I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{20Ω}$=0.6A，
R₁消耗的電功率與電路消耗的總功率相等，
所以P₁=P=UI=12V×0.6A=7.2W；
由前面的分析可知，當P在b端時，電路中的電流I′=0.1A，電壓表示數(shù)U₂=10V，
此時R₁消耗的電功率：P₁′=（I′）²R₁=（0.1A）²×20Ω=0.2W，
電路消耗的總功率：P′=UI′=12V×0.1A=1.2W，
所以，當滑片P從a移到b的過程中：
電流表示數(shù)變化了△I=I-I′=0.6A-0.1A=0.5A，故A錯誤；
電路消耗的總功率變化了△P=P-P′=7.2W-1.2W=6W，故B錯誤；
R₁消耗的電功率變化了△P₁=P₁-P₁′=7.2W-0.2W=7W，故C正確；
電壓表示數(shù)變化了△U₂=10V-0V=10V，故D錯誤．
故選C．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，利用好題干條件判斷出滑片的位置和利用電源的電壓不變得出等式是關(guān)鍵．