Question

求帮助!!一道高中物理题，详解

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=4Ω、R2=10Ω．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）．试求：（1）电源的电动势和内电阻（2）R3的最大阻值（3）R3消耗的最大功率．

Answer 1

1. 从曲线图上看, 当R3电压为0时， 短路电流为i0=1.5A,，虚线在电流为0时，电压U0=6V 即开路电压。所以戴维南等效的电压和内阻为：
等效电动势U0=6V
内阻r=U0/i0= 6/1.5=4欧
电源电动势U=U0*（R1+R2)/R2=6*(10+4)/10=8.4V
2. 从曲线图上看,R3最大时，R3的电压U3=4v，即
U0*R3/(r+R3)=U3
也即： 6*R3=4*(4+R3)
R3=16/(6-4)=8欧
R3的最大值为8欧
3. 当R3等于内阻r时消耗功率最大，设此时R3=4欧，则
电流为i=U0/(r+R3)=6/(4+4)=3/4A
消耗功率P为：
P=R3*i^2=4*(3/4)^2=2.25瓦

Answer 2

1. 从曲线图上看, 当R3电压为0时， 短路电流为i0=1.5A,，虚线在电流为0时，电压U0=6V 即开路电压。所以戴维南等效的电压和内阻为：
此时：等效电动势U0=6V
等效内阻r=U0/i0= 6/1.5=4欧
电源内阻r0为：r1-R1 =4-2=2欧
电源电动势E=U0*（r0+R1+R2)/R2=6*(2+10+4)/10=10V

或设电源电动势为E，内阻为r0,依题意可得方程：
E/（R1+r0)=1.5A
[E/(R1+R2+r0)]*R2=6
可解得：E=10（V）
r0=2（欧）

2. 从曲线图上看,R3最大时，R3的电压U3=4v，即
U0*R3/(r+R3)=U3
也即： 6*R3=4*(4+R3)
R3=16/(6-4)=8欧
R3的最大值为8欧
3. 当R3等于内阻r时消耗功率最大，设此时R3=4欧，则
电流为i=U0/(r+R3)=6/(4+4)=3/4A
消耗功率P为：
P=R3*i^2=4*(3/4)^2=2.25瓦

Answer 3

高中题，不是太懂。