Question

【題目】圖所示的電路，電源電壓U恒定為3V，電阻R1=10Ω、R2=6Ω，導(dǎo)體棒DE總電阻為RDE=15Ω，開(kāi)關(guān)閉合前，滑片P與導(dǎo)體棒最左端接觸。

(1)開(kāi)關(guān)S1接M，S、S2閉合，求5min內(nèi)電路消耗的電能；

(2)開(kāi)關(guān)S1接N，S2斷開(kāi)，S閉合，移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，導(dǎo)體棒接入電路的電阻為Rx時(shí)，電壓表V1示數(shù)為U1，電壓表V2示數(shù)為U2，ΔU=U1-U2。請(qǐng)寫出ΔU的字母表達(dá)式(用U、R1、R2、Rx表示)，并求出ΔU的最大值。

Answer 1

【答案】(1)450J；(2)；0.75V

【解析】

(1)開(kāi)關(guān)S1接M，S、S2閉合，R1和導(dǎo)體棒DE并聯(lián)，則R1在5min內(nèi)電路消耗的電能為

W

導(dǎo)體棒DE在5 min內(nèi)電路消耗的電能為

所以5min內(nèi)電路消耗的電能

(2)開(kāi)關(guān)S1接N，S2斷開(kāi)，S閉合，電路為串聯(lián)電路，V1測(cè)R1和導(dǎo)體棒DE的電壓，V2測(cè)R2和導(dǎo)體棒DE的電壓，根據(jù)題可得

當(dāng)電流最大時(shí)，ΔU最大，即當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值最小，電流最大為

則ΔU的字母表達(dá)式為

則

答：(1)開(kāi)關(guān)S1接M，S、S2閉合，5min內(nèi)電路消耗的電能為450J。

(2)開(kāi)關(guān)S1接N，S2斷開(kāi)，S閉合，移動(dòng)滑片P的過(guò)程中，導(dǎo)體棒接入電路的電阻為Rx時(shí)，電壓表V1示數(shù)為U1，電壓表V2示數(shù)為U2，ΔU=U1-U2。ΔU的字母表達(dá)式為，ΔU的最大值為0.75V。