题目内容
【题目】某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系,电路如图甲所示.滑动变阻器滑片P从最右端向最左端移动的过程中,R1的U﹣I图象如图乙所示.求:
(1)R1的阻值;
(2)电路消耗的最大功率;
(3)当R2消耗的电功率为0.5W时,R2的阻值.
【答案】
(1)解:由R1的U﹣I图象可知,通过R1的电流与电压成正比,R1为定值电阻,
当U1=6V时,I1=0.6A,
由欧姆定律可知:
R1= =
=10Ω
(2)解:当滑动变阻器连入电阻为0时,电路中的电流最大,此时电阻R1两端的电压等于电源电压,电源电压U=U1=6V,最大电流为I1=0.6A,
电路最大功率P=UI1=6V×0.6A=3.6W
(3)解:当R2消耗的电功率为0.5W时,
P2=I2R2,
0.5W=I2R2,﹣﹣﹣﹣①
而I= =
,代入①得:
0.5W=( )2R2,
化简得:
(R2)2﹣72R2+100=0,
解得R2的阻值:
R2=2Ω或R2=50Ω,
由图乙可知,当R2最大时,I最小=0.15A,
电路总电阻R= =
=40Ω,
R2的最大值R最大=R﹣R1=40Ω﹣10Ω=30Ω,
所以R2=50Ω舍去,
R2=2Ω
【解析】(1)由R1的U﹣I图象可知,通过R1的电流与电压成正比,R1为定值电阻,找一组对应的U、I值,利用欧姆定律求R1的阻值;(2)当滑动变阻器连入电阻为0时,电路中的电流最大,此时电阻R1两端的电压等于电源电压,利用P=UI求电路最大功率;(3)知道R2消耗的电功率为0.5W,利用P=I2R、I= 联立方程组求R2的阻值.
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律的变形公式的相关知识,掌握公式的理解:①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中;②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一,以及对电功率的计算公式的理解,了解计算电功率公式:P =W/t ;P=UI ; 式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)计算电功率还可用公式:P=I2R和P= U2/R.
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