Question

19．小刚用如图甲所示电路来探究电流与电压的关系，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从a端移至b端，电流表和电压表的示数变化关系如图乙所示，若将电源电压换为8V不变，当滑片P位于a端时，滑动变阻器消耗的电功率是1.024W，此时，电阻R₁在10min内产生的热量为153.6J．

Answer 1

分析 由图示电路图结合图象求出电源电压，然后应用串联电路特点与欧姆定律求出定值电阻阻值与滑动变阻器的最大阻值；
再应用串联电路特点与欧姆定律求出电路电流，应用电功率公式求出滑动变阻器的功率，应用焦耳定律求出定值电阻产生的热量．

解答 解：由图甲所示电路图可知，当P在b端时，滑动变阻器接入电路的阻值为零，即R₂=0Ω，
此时电压表测电源电压，由图乙所示图象可知，电源电压：U=5V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R₁的阻值为：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{\;}}$=$\frac{5V}{0.5A}$=10Ω．
当滑动变阻器的滑片在a端时，滑动变阻器阻值全部接入电路，
此时定值电阻两端电压：U₁=1V，电路电流：I₁=0.1A，
滑动变阻器两端电压：U₂=U_总-U₁=5V-1V=4V，
由I=$\frac{U}{R}$可知，滑动变阻器的最大阻值：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω．
电源电压为8V不变，当滑片P位于a端时，
电路电流：I′=$\frac{U′}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{8V}{10Ω+40Ω}$=0.16A，
滑动变阻器消耗的电功率：P₂=I′²R₂=（0.16A）²×40Ω=1.024W，
此时，电阻R₁在t=10min=600s内产生的热量：
Q=I′²R₁t=（0.16A）²×10Ω×600s=153.6J．
故答案为：1.024；153.6．

点评 根据图象能搜寻有用数据，运用公式R=$\frac{U}{I}$解决问题．知道其中任何两个量，会求出第三个量．
掌握串联电路的电流和电压特点．
在纯电阻电路中，电能全部转化为内能时，根据Q=W=UIt计算电热．在非纯电阻电路中，电能大于内能，注意区分纯电阻电路和非纯电阻电路．