题目内容
如图所示,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器.3个电阻采用如图(a)方式接在电源上,已知R1=3Ω、R2=12Ω.现利用电压传感器(相当于电压表)和电流传感器(相当于电流表)研究R3上的电压与电流变化关系,任意滑动R3上的滑片,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的U-I图象为如图(b)所示的一条直线(实线部分).下列说法正确的是( )

分析:(1)由U-I图象读出,当U=0时,I=1.5A,此时R3阻值为零;当U=4.5V时,I=0,看作断路,分别根据闭合电路欧姆定律列方程,求解电动势和内阻;
(2)根据图象,R3的最大电压是3V,此时R3最大.由欧姆定律分别研究R2、R3并联电路与整个外电路总电阻,利用电流相等,列方程求解R3的最大阻值.
(3)R3消耗的功率P=IU,由图象得到电压与电流的关系,综合得到功率与电流的关系,再由数学知识求解R3消耗的最大功率.
(2)根据图象,R3的最大电压是3V,此时R3最大.由欧姆定律分别研究R2、R3并联电路与整个外电路总电阻,利用电流相等,列方程求解R3的最大阻值.
(3)R3消耗的功率P=IU,由图象得到电压与电流的关系,综合得到功率与电流的关系,再由数学知识求解R3消耗的最大功率.
解答:解:
A、B由图,当U=0时,I=1.5A,此时R3阻值为零,R2被短路,
有I=
,代入得到 1.5=
根据图线,若R3无限地变化,电压为4.5V的时候电流为0,此时R3视为断路
有
=
由以上两式可得 E=6V,r=1Ω.故A正确,B错误.
C、根据图线和电路图的动态变化判断,R3可获得的最大电压是3V,此时R3最大,则有
=
代入解得 R3=6Ω.故C错误.
D、R3消耗的功率P=IU=(4.5-
I)I=4.5I-3I2
得:当I=1.5A时,功率最大
P3m=4.5×0.75-3×0.752=1.875W.故D错误.
故选A
A、B由图,当U=0时,I=1.5A,此时R3阻值为零,R2被短路,
有I=
| E |
| R1+r |
| E |
| 3+r |
根据图线,若R3无限地变化,电压为4.5V的时候电流为0,此时R3视为断路
有
| 4.5 |
| R2 |
| E |
| R1+R2+r |
由以上两式可得 E=6V,r=1Ω.故A正确,B错误.
C、根据图线和电路图的动态变化判断,R3可获得的最大电压是3V,此时R3最大,则有
| 3 | ||
|
| E | ||
R1+
|
代入解得 R3=6Ω.故C错误.
D、R3消耗的功率P=IU=(4.5-
| 4.5 |
| 1.5 |
得:当I=1.5A时,功率最大
P3m=4.5×0.75-3×0.752=1.875W.故D错误.
故选A
点评:本题电路结构较为复杂,关键要理解图象的物理意义.第(2)问题也可以这样解:根据图线,R3两端的电压随电流增大而减小,根据欧姆定律,电压最大3V而电流最小为0.5A的位置即为R3最大的位置R3=6Ω.
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