Question

3．如图甲所示的电路中，电源电压不变，R₀为定值电阻，R为电阻箱．闭合开关S后，调节电阻箱R的阻值，得到电压表示数U与电阻箱阻值R的变化关系如图乙所示，则可求出电源电压为12V，当电阻箱阻值R=5Ω时，R₀消耗的电功率为6.4 W．

Answer 1

分析 由电路图可知，R₀与R串联，电压表测R两端的电压，根据图乙读出两组R与电压表的对应值，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R₀的阻值，进一步求出电源的电压；根据电阻的串联和欧姆定律求出当电阻箱阻值R=5Ω时电路中的电流，利用P=I²R求出R₀消耗的电功率．

解答 解：由电路图可知，R₀与R串联，电压表测R两端的电压，
由R-U图象可知，当电阻箱接入电路的电阻为10Ω，对应的电压表示数为6V时，
此时电路中的电流：
I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{10Ω}$=0.6A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U=I₁R₀+U₁=0.6A×R₀+6V，
当电阻箱接入电路的电阻为20Ω，对应的电压表示数为8V时，
此时电路中的电流：
I₂=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{2}}$=$\frac{8V}{20Ω}$=0.4A，
则电源的电压：
U=I₂R₀+U₂=0.4A×R₀+8V，
因电源的电压不变，
所以，0.6A×R₀+6V=0.4A×R₀+8V，
解得：R₀=10Ω，
电源的电压U=I₁R₀+U₁=0.6A×10Ω+6V=12V；
当电阻箱阻值R=5Ω时，电路中的电流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{12V}{10Ω+5Ω}$=0.8A，
R₀消耗的电功率：
P₀=I²R₀=（0.8A）²×10Ω=6.4W．
故答案为：12；6.4．

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，会从图象中读出相关信息是解答本题的关键所在．