Question

15．如圖甲所示電路，當(dāng)開關(guān)S閉合，S₁、S₂都斷開時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)得滑動(dòng)變阻器消耗的電功率P隨其兩端電壓U的變化情況如圖乙所示．已知R₁的阻值為10Ω，電源電壓保持恒定．求：

（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器功率為最大值時(shí)，電流表的示數(shù)是多少安？
（2）電源電壓為多少伏？
（3）將S、S₁、S₂都閉合時(shí)，電流表示數(shù)為1.5A，求通電2min電阻R₃產(chǎn)生的熱量是多少焦？

Answer 1

分析 （1）S₁、S₂都斷開時(shí)，R1與R滑串聯(lián)，電壓表測(cè)R滑兩端電壓，根據(jù)圖乙讀出R滑的最大功率，根據(jù)P=UI計(jì)算電流；
（2）當(dāng)R滑功率最大時(shí)，利用串聯(lián)電路的電流處處相等，根據(jù)U=IR計(jì)算電阻R1兩端電壓，再結(jié)合串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求解；
（3）將S、S₁、S₂都閉合時(shí)，R1與R2并聯(lián)，R滑短路，電流表測(cè)干路電流，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計(jì)算R1中的電流，利用并聯(lián)電路電流特點(diǎn)求出通過R3的電流，再根據(jù)Q=I2Rt進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）當(dāng)S₁、S₂都斷開時(shí)，R1與R滑串聯(lián)，電壓表測(cè)R滑兩端電壓，由乙可知：
滑動(dòng)變阻器的最大功率P_大=2.5W，此時(shí)電壓為U_滑=5V；
電流表的示數(shù)I_滑=$\frac{{P}_{大}}{{U}_{滑}}$=$\frac{2.5W}{5V}$=0.5A；
（2）R₁與R_滑串聯(lián)，電流相等
R₁兩端電壓：U₁=I滑R₁=0.5A×10Ω=5V
電源電壓U=U₁+U_滑=5V+5V=10V；
（3）S、S₁、S₂都閉合時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，R_滑短路，電流表測(cè)干路電流I_總=1.5A，
R₁電流I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{10V}{10Ω}$=1A，
R₃電流：I₃=I_總-I₁=1.5A-1A=0.5A

通電2min電阻R2產(chǎn)生的熱量Q=I²R₃t=UI₃t=10V×0.5A×2×60s=600J
答：（1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器功率為最大值時(shí)，電流表的示數(shù)是0.5A；
（2）電源電壓為10V；
（3）將S、S₁、S₂都閉合時(shí)，通電2min電阻R2產(chǎn)生的熱量是600J．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查開關(guān)的斷開與閉合引起的電路變化，會(huì)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)結(jié)合歐姆定律解題，能從圖象中？讀出信息．