Question

4．如图甲所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流I₀，R为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表．某同学利用该电路研究滑动变阻器R_L消耗的电功率．改变R_L的阻值，记录多组电流、电压的数值，得到如图乙所示的U-I关系图线．

回答下列问题：
（1）滑动触头向下移动时，电压表示数减小（填“增大”或“减小”）．
（2）I₀=1.0A．
（3）R_L消耗的最大功率为5W（保留一位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）分析电路结构，根据并联电路规律可知R分流的变化，再由欧姆定律可得出电压表示数的变化；
（2）由图象及并联电路的规律可分析恒定电流的大小；
（3）由功率公式分析得出对应的表达式，再由数学规律可求得最大功率．

解答 解：（1）定值电阻与滑动变阻器并联，当R向下移动时，滑动变阻器接入电阻减小，由并联电路规律可知，电流表示数增大，流过R的电压减小，故电压表示数减小；
（2）当电压表示数为零时，说明R_L短路，此时流过电流表的电流即为I₀；故I₀为1.0A；
（3）由图可知，当I₀全部通过R时，I₀R=20；
由并联电路规律可知，流过R_L的电流为：I=$\frac{{I}_{0}R}{R+{R}_{L}}$；
则R_L消耗的功率为：P=I²R_L=$\frac{{（I}_{0}R）^{2}}{{（R+{R}_{L}）^{2}}}{R}_{L}$=$\frac{2{0}^{2}}{\frac{{R}^{2}}{{R}_{L}}+2R+{R}_{L}}$；
则由数学规律可知，最大功率为：P=5W；
故答案为；（1）减小；（2）1.0；（3）5

点评 本题考查闭合电路欧姆定律在实验中的应用，要注意明确：一、图象的应用，能从图象得出对应的物理规律；二是注意功率公式的变形以及数学规律的正确应用．