Question

【题目】如图甲所示，电源电压保持不变．闭合开关，滑动变阻器的滑片P从b点滑到a点的过程中，两电压表示数随电流表示数变化的图线如图乙所示．图乙中dc是表示电压表（选填“V1”或“V2”）的示数随电流表示数变化的图线；电源电压为V；滑片在a点时，10s内电阻R消耗的电能为J；滑片从b点滑到a点的过程中，电路消耗的总功率最大值为W．

Answer 1

【答案】V1；15；90；45
【解析】解：（1）由甲图可知，滑片P从b点滑到a点的过程中，变阻器连入电路的电阻变小，电路中的电流变大；根据串联分压原理可知，滑动变阻器R1两端的电压变小；由于电源电压不变，则R2两端的电压变大； 所以，对于R1：通过的电流随两端电压的减小而增大；对于R2：通过的电流随两端电压的增大而增大；据此判断，乙图中dc是V1的U﹣I图象，ec是V2的U﹣I图象．（2）由乙图中ec可知，I=3A，U2=6V，根据I= 可得R2的电阻：
R2= = =2Ω；
由甲图可知，电阻R、R1、R2串联，
滑片在b点时，Ib=1A，U1b=12V，U2b=2V，则根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得：
电源电压U=IbR+U1b+U2b ， 即：
U=1A×R+12V+2V﹣﹣﹣﹣﹣①；
滑片在a点时，Ia=3A，U1a=6V，U2a=6V，则根据欧姆定律和串联电路的电压特点可得：
电源电压U=IaR+U1a+U2a ， 即：
U=3A×R+6V+6V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②；
由①②，解得：R=1Ω，
则电源电压：U=1A×1Ω+12V+2V=15V．（3）（4）滑片在a点时，由电阻的串联，总电阻最小，电流最大，由图象可知，最大Ia=3A，10s内电阻R消耗的电能为：
W=Ia2Rt=（3A）2×1Ω×10s=90J
电阻消耗的最大功率：
P大=UIa=15V×3A=45W，
所以答案是：V1；15；90；45．
【考点精析】掌握欧姆定律及其应用和电功的计算是解答本题的根本，需要知道欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．