Question

某兴趣小组进行电学实验，设计了如图甲所示电路，电源电压保持不变．闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最

某兴趣小组进行电学实验，设计了如图甲所示电路，电源电压保持不变．闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，电路中某个元件的“I-U”关系图线如图乙所示．求： （1）定值电阻与滑动变阻器最大阻值之比．（2）在乙坐标系中画出另一个元件的I-U图象．（3）电路消耗的最大功率．（4）滑动变阻器滑片从右端移到左端的过程中，变阻器消耗的电功率变化情况是______．A．先变大后变小B．变小C．先变小后变大D．变大．

Answer 1

（1）由图象可知，电压和电流值没有为零的坐标，故乙图为R 1 的“I-U”图象， 当滑片P在最左端时，R 1 两端的电压即为电源的电压， 由图象可知，电源的电压U=6V，电路中的电流I 1 =0.6A， 由I= U R 可得：R 1 = U I 1 = 6V 0.6A =10Ω． 当滑片在最右端时，R 1 与R 2 串联，I 2 =0.2A， R 总 = U I 2 = 6V 0.2A =30Ω， 因串联电路中总电阻等于各分电阻之和， 所以，滑动变阻器的最大阻值： R 2 =R 总 -R 1 =30Ω-10Ω=20Ω， 则定值电阻与滑动变阻器最大阻值之比： R 1 ：R 2 =10Ω：20Ω=1：2； （2）因串联电路中总电压等于各分电压之和， 所以，滑动变阻器两端的电压U 2 =U-IR 1 =6V-10Ω×I，则I-U图象如下图所示： （3）电路消耗的最大功率： P=UI 1 =6V×0.6A=3.6W； （4）电路中的电流： I= U R 1 + R 2 = 6V 10Ω+ R 2 ， 滑动变阻器消耗的电功率： P 2 =I 2 R 2 =（ 6V 10Ω+ R 2 ） 2 ×R 2 = (6V ) 2 (10Ω+ R 2 ) 2 R 2 = (6V) 2 (10Ω- R 2 ) 2 R 2 +40Ω ， 当R 2 =10Ω时，滑动变阻器消耗的电功率最大，最大为P 2 =0.9W， 当R 2 =0Ω时，滑动变阻器消耗的电功率为0W， 当R 2 =20Ω时，滑动变阻器消耗的电功率P 2 =0.8W， 综上可知，滑动变阻器滑片从右端移到左端的过程中，变阻器消耗的电功率变化情况是先变大后变小． 答：（1）定值电阻与滑动变阻器最大阻值之比为1：2； （2）另一个元件的I-U图象如上图所示； （3）电路消耗的最大功率为3.6W； （4）A．