题目内容

6.如图甲所示,铅笔芯与滑动变阻器接在电压恒为4.5V的电路中,闭合开关,滑动变阻器的滑片从A向B滑动,电流表和电压表示数变化情况如图乙所示,由此可知(  )
A.电路的总功率最大值为2.25W
B.电压表示数为1V时,铅笔芯消耗的功率为0.5W
C.电路中电流为0.25A时,滑动变阻器接入的阻值为18Ω
D.在滑动变阻器连入电路的阻值变小的过程中,铅笔芯的电阻增大

分析 由电路图可知,滑动变阻器R与铅笔芯串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;
(1)根据图象读出电压表示数为1V时电路中的电流,根据串联电路的电压规律可知铅笔芯两端的电压,利用P=UI即可求出铅笔芯消耗的功率,由欧姆定律即可求出此时铅笔芯的电阻;
(2)根据图象读出电路中的电流为0.25A时电压表的示数,利用欧姆定律可求出滑动变阻器接入的阻值;根据串联电路的电压规律和欧姆定律求出此时铅笔芯的阻值;
(3)变阻器连入电路的阻值变小的过程中,由串联分压的规律可知电压表示数减小,结合前面求出的铅笔芯的电阻值,可以得出铅笔芯的电阻变化情况;
(4)当变阻器连入电路的阻值为0时,总电阻最小,电路中电流最大,电路的总功率最大;但变阻器连入电路的阻值为0时,电压表示数为0,从图象中并不能找出最大电流,且铅笔芯的电阻是变化的,故无法计算电路的最大总功率.

解答 解:由电路图可知,滑动变阻器R与铅笔芯串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流;
B、根据图象可知,当电压表示数为1V时,电路中的电流为0.5A,
因串联电路两端电压等于各部分电压之和,
所以,铅笔芯两端的电压:U铅=U-U滑=4.5V-1V=3.5V;
铅笔芯消耗的功率:P铅=U铅I=3.5V×0.5A=1.75W;故B错误;
此时铅笔芯的电阻:R铅=$\frac{{U}_{铅}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.5A}$=7Ω;
C、根据图象可知,当电路中的电流为0.25A时,电压表的示数为3V;
滑动变阻器接入的阻值:R滑=$\frac{{U}_{滑}′}{I′}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω,故C错误;
此时铅笔芯两端的电压:U铅′=U-U滑′=4.5V-3V=1.5V;
此时铅笔芯的电阻:R铅′=$\frac{{U}_{铅}′}{I′}$=$\frac{1.5V}{0.25A}$=6Ω;
D、在变阻器连入电路的阻值变小的过程中,由串联分压的规律可知电压表示数减小;由前面求出的铅笔芯电阻值可知,变阻器连入阻值变小时(电压表示数减小),铅笔芯的电阻增大,故D正确;
A、当变阻器连入电路的阻值为0时,总电阻最小,电路中电流最大,电路的总功率最大;当变阻器连入电路的阻值为0时,电压表示数为0,但从图象中并不能找出最大电流,且铅笔芯的电阻是变化的,故无法计算电路的最大总功率,故A错误.
故选D.

点评 本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用和电功率的计算,难点是从图象上找出有用的信息,本题容易误认为最大电流为0.5A,这是本题的易错点.

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