题目内容
【题目】如图甲所示的电路,电源电压保持不变,R0为定值电阻.当滑动变阻器的滑片移动时,滑动变阻器的电功率P1随其接入电路的阻值R1的变化图象如图乙所示.求:
(1)当电压表的示数为4V,电流表的示数为2A时,滑动变阻器接入电路的阻值和它在1min内消耗的电能;
(2)当滑动变阻器的电功率P1最大时,电流表和电压表的示数;
(3)R0的阻值.
【答案】
(1)解:由电路图可知,R0与R1串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;
当电压表的示数为U1=4V,电流表的示数为I1=2A时,根据欧姆定律I= ,滑动变阻器接入电路的阻值:
R1'= =2Ω,
由图乙知,对应的功率为P1=8W,
滑动变阻器在1min内消耗的电能:
W1=P1t=8W×160s=480J;
答:滑动变阻器接入电路的阻值为2Ω和它在1min内消耗的电能为480J;
(2)解:由P1~R1图可知,当滑动变阻器的电功率P1最大时,P1mix=9W,此时,R1=4Ω;
根据P=I2R,电流表示数:
I= = =1.5A
根据欧姆定律的变形公式,电压表的示数:
U=R1I=4Ω×1.5A=6V;
答:当滑动变阻器的电功率P1最大时,电流表的示数为1.5A和电压表的示数为6V;
(3)解:根据I=U/R可得:
当U1=4V,电流表的示数为I0=I1=2A时,根据欧姆定律和串联电路电压的规律有:
U电源=U1+U0
U电源=4V+2R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当滑动变阻器的电功率P1最大时,U=6V,电流表的示数为I0=I=1.5A时,根据欧姆定律和串联电路电压的规律有:
U电源=6V+1.5R0﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
解①②式可得:R0=4Ω.
答:R0的阻值为4Ω.
【解析】(1)分析电路的连接,根据欧姆定律求滑动变阻器接入电路的阻值;根据图2知变阻器对应阻值的功率,根据W1=P1t求它在1min内消耗的电能;(2)由P1~R1图可知,当滑动变阻器的电功率P1最大时R1的大小;
根据P=I2R求电流表示数;根据欧姆定律的变形公求电压表的示数:(3)根据在上面两种情况下,由欧姆定律和串联电路电压的规律列方程组求解R0的阻值.
【考点精析】认真审题,首先需要了解欧姆定律及其应用(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)),还要掌握电功的计算(电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒))的相关知识才是答题的关键.
【题目】甲、乙两小组探究“电流与电压和电阻的关系”.实验室提供的实验器材有:电源(电压恒为4.5V),电流表、电压表各一个,开关一个,四个定值电阻(5Ω、10Ω、15Ω、20Ω),两只滑动变阻器(规格分别为“20Ω 2A”和“50Ω 1A”),小灯泡一只(正常发光时电压为2.5V),导线若干.
(1)甲小组探究“电流与电压的关系”: ①请你根据图甲的电路图用笔画线代替导线将图乙中的实物电路连接完整 .
②他们将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,发现电压表无示数,电流表有示数,造成这一现象的原因可能是(写出一条即可).
③排除故障后进行实验得到的数据如下表,由此可得到的实验结论是 .
电压U/V | 1.0 | 1.5 | 3.0 |
电流I/A | 0.2 | 0.3 | 0.6 |
(2)乙小组探究“电流与电阻的关系”: ①将5Ω的电阻接入电路,检查无误后闭合开关,移动滑片,使电压表的示数为1.5V,并记下相应的电流值.当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,滑片应向(填“左”或“右”)端移动.
②为了完成用四个定值电阻进行的实验,应选择滑动变阻器的规格是 .
③他们用小灯泡替换定值电阻,移动滑片,使小灯泡正常发光,电流表示数如图丙所示,则小灯泡正常发光时的电阻约为Ω(保留一位小数).