(2016•德州)在如图*所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电源电压不变,闭合开关S后,调节滑片P...
问题详情:
(2016•德州)在如图*所示的电路中,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,电源电压不变,闭合开关S后,调节滑片P从a端移动到b端过程中,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示.
求:
(1)电路中电流最小时,1min内电流通过电阻R做的功;
(2)电源电压和定值电阻R0;
(3)若电压表量程为0~15V,电流表量程为0~3A,为保*电表正常工作,定值电阻R0消耗的功率范围.
【回答】
【分析】由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)由图乙可知,电路中的最小电流和R两端的电压,根据W=UIt求出1min内电流通过电阻R做的功;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压;当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,根据图象读出电路中的电流,根据欧姆定律表示出电源的电压,利用电源的电压不变得出等式即可求出R0的阻值,进一步求出电源的电压;
(3)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大,根据P=I2R求出R0消耗的最大功率,当电压表的示数最大时电路中的电流最小,R0消耗的电功率最小,根据串联电路的电压特点求出R0两端的电压,根据P=求出R0消耗的最小功率,然后求出定值电阻R0消耗的功率范围.
【解答】解:由电路图可知,R与R0串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流.
(1)由图乙可知,电路中的最小电流I小=0.2A,R两端的电压UR=20V,
1min内电流通过电阻R做的功:
WR=URI小t=20V×0.2A×60s=240J;
(2)当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,电源的电压:
U=I小R0+UR=0.2A×R0+20V,
当滑动变阻器接入电路中的电阻为零时,电路中的电流最大,
由图象可知,电路中的最大电流I大=1.2A,
则电源的电压:
U=I大R0=1.2A×R0,
因电源的电压不变,
所以,0.2A×R0+20V=1.2A×R0,
解得:R0=20Ω,
电源的电压U=I大R0=1.2A×24Ω=24V;
(3)当电路中的电流最大时定值电阻R0消耗的功率最大,则R0消耗的最大功率:
P0大=(I大)2R0=(1.2A)2×20Ω=28.8W,
当电压表的示数最大时电路中的电流最小,R0消耗的电功率最小,
此时R0两端的电压:
U0小=U﹣UR大=24V﹣15V=9V,
R0消耗的最小功率:
P0小===4.05W,
定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W~28.8W.
答:(1)电路中电流最小时,1min内电流通过电阻R做的功为240J;
(2)电源电压为24V,定值电阻R0为20Ω;
(3)定值电阻R0消耗的功率范围为4.05W~28.8W.
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式、电功公式的应用,关键是从图象中读出有用的信息.
知识点:电功率
题型:计算题