12.如圖所示的電路,滑動(dòng)變阻器的總阻值R1=12Ω,R2=12Ω,R3=2.5Ω,變阻器的滑動(dòng)觸頭與中心點(diǎn)接觸,當(dāng)開關(guān)S接通時(shí),電壓表示數(shù)為3.0V,這時(shí)電源消耗的電功率為9W,求:
(1)電源電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)電阻的數(shù)值.
(2)開關(guān)斷開時(shí),變阻器R1上消耗的電功率.

分析 (1)當(dāng)開關(guān)k接通時(shí),先求出外電路的總電阻,由部分電路歐姆定律求出干路中電流,由功率公式P=EI求解電源的電動(dòng)勢(shì),由閉合電路歐姆定律求解內(nèi)阻.
(2)開關(guān)k斷開時(shí),由閉合電路歐姆定律求出電路中電流,由并聯(lián)電路分流規(guī)律求出通過變阻器左側(cè)部分的電流,即可求解變阻器R1消耗的功率.

解答 解:(1)當(dāng)開關(guān)k接通時(shí),變阻器與R2混聯(lián)電阻為:
R=$\frac{{R}_{2}^{\;}•\frac{1}{2}{R}_{1}^{\;}}{{R}_{2}^{\;}+\frac{1}{2}{R}_{1}^{\;}}$+$\frac{1}{2}{R}_{1}^{\;}$=$\frac{12×6}{12+6}$+6=10Ω
外電路的總電阻為:
R=$\frac{{R}_{3}^{\;}{R}_{混}^{\;}}{{R}_{3}^{\;}+{R}_{混}^{\;}}$=$\frac{2.5×10}{2.5+10}$Ω=2Ω
干路中電流為:
I=$\frac{U}{I}$=$\frac{3}{2}$A=1.5A
由功率公式P=EI得:電源的電動(dòng)勢(shì)weLl:
E=$\frac{{P}_{總}(cāng)^{\;}}{I}$=$\frac{9}{1.5}$V=6V
由閉合電路歐姆定律I=$\frac{E}{R+r}$,得:
r=$\frac{E}{I}$-R=$\frac{6}{1.5}$-2=2Ω.
(2)開關(guān)k斷開時(shí),由閉合電路歐姆定律得:
  電路中電流為 I′=$\frac{E}{{R}_{混}^{\;}+r}$=$\frac{6}{10+2}$A=0.5A
由并聯(lián)電路分流規(guī)律得通過變阻器左側(cè)部分的電流為:
I″=$\frac{{R}_{2}^{\;}}{{R}_{2}^{\;}+0.5{R}_{1}^{\;}}$I′=$\frac{12}{12+6}$×0.5A=$\frac{1}{3}$A
所以變阻器R1消耗的功率為:
P=I′2•0.5R1+I″2•0.5R1=[0.52+($\frac{1}{3}$)2]×6W=2.2W.
答:(1)電源的電動(dòng)勢(shì)為6V,內(nèi)電阻為2Ω.
(2)開關(guān)k斷開時(shí),變阻器R1消耗的功率為2.2W

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電路的計(jì)算問題,首先要搞清電路的連接關(guān)系,再先求總電阻,求出總電流,再求解局部的電壓和電流,是常用的方法和思路.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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2.空間中存在沿x軸正方向的電場(chǎng),x軸上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度隨x的變化情況如圖所示,下列敘述正確的是( 。
A.x1、x2兩處電勢(shì)相同
B.電子在x1處電勢(shì)能小于在x2處的電勢(shì)能
C.x=0處與x1處兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為U=E0x1
D.電子沿x軸從x1處運(yùn)動(dòng)到x2處,電場(chǎng)力先做負(fù)功再做正功

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20.一物體在水平面上以大小為4m/s的速度沿直線向著右邊的豎直墻面運(yùn)動(dòng)過去,碰撞墻面后以大小為2m/s的速度彈回,碰撞時(shí)間為0.2s,設(shè)向右為正,則碰撞過程中物體的平均加速度為( 。
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(1)穩(wěn)定后滑桿ab所受安培力的大小F;
(2)勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B.

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17.某次實(shí)驗(yàn)中一物體自樓頂由靜止開始下落,歷時(shí)2s落地,若物體的加速度不變,則測(cè)得落地速度為18m/s,g=10m/s2,則樓高為( 。
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