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如图a所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关s后,滑动变阻器的滑片P由B端移动到A端时,测得电阻R1两端的电压与通过电阻R1的电流的变化关系如图b所示.求:
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(1)电源的电压.
(2)变阻器的最大阻值.
(3)电压表V2示数的变化范围.
(4)请用电学公式结合控制变量法推理说明,滑片P向右滑动时,R1消耗功率会变小的原因.
答案:
分析:(1)当滑片在A端时滑动变阻器R2被短路,此时电源电压只加在R1上,故电压表示数即为电源电压,故由右图可知电源电压; (2)当滑片在B端时滑动变阻器全部接入,则此时由右图可知此时电路中的电流及R1两端的电压,则根据欧姆定律可求得R2的最大阻值; (3)由图可知V2并联在滑动变阻器R2两端,当R2短路时电压最小;当R2全部接入时电压最大,根据串联电路的规律可求得V2的电压; (4)由欧姆定律可表示出电路中电流与R2的关系,则由P=I2R1可得出R1消耗功率与电阻R2的关系,则根据R2的阻值变化可得出R1消耗的功率的变化. 解答:解:(1)由图可知,当P在A端时电源电压加在R1上, 所以:U电源=12V; (2)当P在A端时: R1==8Ω; 当P在B端时: R总==24Ω, 滑动变阻器的最大阻值为:R2=R总-Rl=24Ω-8Ω=16Ω; (3)当P在A端时:V2的示数为OV, 当P在B端时:U2=U电源-UR1=12V-4V=8V; 所以电压表V2示数的变化范围为:0V~8V; (4)∵R1与R2串联, P1=I2R1=()2R1=, 又∵U电源、R1保持不变;∴P1随R2的增大而减小. ∴当滑片P向右滑动时,R2的阻值变大, ∴P1变小. 答:(1)电源电压为12V; (2)滑动变阻器的最大阻值为16Ω;(3)电压表V2示数的变化范围为0~8V;
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