Question

5．如图甲所示电路，电源电压保持不变．闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，R₁的“I-U”关系图线如图乙所示．求：

（1）电源电压；
（2）定值电阻R₁的阻值；
（3）当R₂接入阻值最大时，R₂消耗的功率．

Answer 1

分析 （1）根据图乙可知电压和电流值没有为零的坐标，据此判断乙图为R₁的“I-U”图象，当滑片位于左端时，电路为R₁的简单电路，R₁两端的电压即为电源的电压；
（2）读出当滑片位于左端时电路中的最大电流和电压，根据欧姆定律求出R₁的阻值；
（3）当滑片在最右端时，R₁与R₂串联，此时电路中的电流最小，R₁两端的电压最小，根据串联电路的电压特点求出R₂两端电压，根据P=UI可得R₂消耗的功率．

解答 解：（1）由图象可知，电压和电流值没有为零的坐标，故乙图为R₁的“I-U”图象，
当滑片P在最左端时，R₁两端的电压即为电源的电压U=6V；
（2）当滑片P在最左端时，电路中的电流最大，
由图象可知，电路中的最大电流I=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.6A}$=10Ω；
（3）当滑片在最右端时，R₁与R₂串联，此时电路中的电流最小，电压表的示数最小，
由图可知，电路中的电流I′=0.2A，R₁两端的电压U₁=2V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₂两端的电压：
U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
R₂消耗的功率：
P₂=U₂I′=4V×0.2A=0.8W．
答：（1）电源电压为6V；
（2）定值电阻R₁的阻值为10Ω；
（3）当R₂接入阻值最大时，R₂消耗的功率为0.8W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是根据图象结合电路图得出U-I图象表示的对象并能正确的分析图象．