题目内容
4．某同学在做电学实验时，组装了如图1所示的电路，定值电阻的阻值为R0．闭合开关，在滑动变阻器滑片P从A端移到B端的全过程中，电路中部分物理量的变化规律如图2所示．其中图2甲是表示电压表与电流表的关系图线，图2乙是表示滑动变阻器消耗的电能占电路消耗总电能的百分比与变阻器接入电路电阻的关系图线．求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器接入电路的最大电阻值；
（3）图2甲中经过a点的两条虚线与坐标轴所围面积表示什么物理量？大小是多少？
（4）全过程中，滑动变阻器消耗的最大功率多大？
分析 根据电路图可知，滑动变阻器与定值电阻串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量滑动变阻器两端电压；
（1）当滑动变阻器电压为零时，根据图象读出此时电流表的示数，然后根据U=IR即可求出电源电压；
（2）当滑动变阻器接入电路的阻值最大时，滑动变阻器消耗的电能占电路消耗总电能的百分比最大，根据图2中的乙读出百分比；然后根据P=I2R即可求出滑动变阻器的最大阻值；
（3）根据电流的大小和P=UI进行分析和计算．
（4）串联电路中，当滑动变阻器的阻值等于与其串联电阻的阻值时，滑动变阻器消耗的电功率最大．
解答 解：（1）根据图U-I图象可知，当电压表示数为零时，电流表示数为I0，此时的电路为R0的基本电路，因此电源电压：U=I0R0；
（2）根据图2乙可知，滑动变阻器消耗的电能占电路消耗总电能的百分比为60%；则有
PR=60%P总
由P=I2R可得，I2R=0.6I2（R+R0）
化解后可得，R=1.5R0；
（3）经过a点的两条虚线与坐标轴所围面积表示将滑动变阻器最大阻值接入电路时消耗的电功率；
PR=I2R=（$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{R+{R}_{0}}$）2R=（$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{1.5{R}_{0}+{R}_{0}}$）2×1.5R0=0.24${I}_{0}^{2}$R0．
（4）当滑动变阻器的阻值等于与其串联电阻的阻值时，滑动变阻器消耗的电功率最大．
全过程中，滑动变阻器消耗的最大功率P最大=UR0=I0R0×R0=I0${R}_{0}^{2}$．
答：（1）电源电压I0R0；
（2）滑动变阻器接入电路的最大电阻值1.5R0；
（3）图2甲中经过a点的两条虚线与坐标轴所围面积表示将滑动变阻器最大阻值接入电路时消耗的电功率；大小是0.24${I}_{0}^{2}$R0．
（4）全过程中，滑动变阻器消耗的最大功率是I0${R}_{0}^{2}$．
点评 能够正确读取图中的信息并能结合欧姆定律和电功率公式正确计算有关物理量．
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如图所示，重为100N的物体由斜面底端A匀速推到高为1m的斜面顶端B，运动过程中物体克服摩擦力做了100J的功，求：
如图甲乙所示，“海市蜃楼”现象和水中的岸上景物“倒影”都是所成物体的虚像，但就其成因来说二者的区别是前者是由于光的折射形成的；后者是由于光的反射而形成的．
如图所示，一容积为0.005m3、底面积为200cm2的容器中装满水后，容器内水对容器底面的压强为2.5×103Pa．若在容器侧壁不同高度A、B处各开一相同的小孔，发现从B处喷出的水流要比从A处喷出的水流速度大，这是因为水的压强随深度的增大而增大．（g取10N/kg）
电水壶能在较短的时间内提供沸水，正好与现代人的生活节奏合拍，是现代家庭中必备的电器．如表是某品牌电水壶的铭牌．| ××牌 | |
| 额定电压 | 220V |
| 额定功率 | 1100W |
| 容 积 | 3L |
（2）有金属外壳的家用电器常使用三角插头，为什么？
（3）该电水壶正常工作时的电流和电阻是多大？正常工作半小时消耗多少电能？