Question

18．在如圖所示的電路中，定值電阻R₁=10Ω，R₂為滑動變阻器，電源電壓恒定不變．當滑片在a端時，電流表的示數(shù)是0.6A；滑片在b端時，電壓表的示數(shù)是4V．
求：（1）電源電壓；
（2）變阻器R₂的最大阻值；
（3）當滑片在R₂的中點時，整個電路在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量．

Answer 1

分析 （1）當滑片在a端時電路為R₁的簡單電路，電流表測電路中電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；
（2）滑片在b端時，電阻R₁和滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₁兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中電流，進一步求出變阻器R₂的最大阻值；
（3）當滑片在R₂的中點時，求出電路中的總電阻，根據(jù)Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出產(chǎn)生的熱量．

解答 解：（1）滑片在a端時電路為R₁的簡單電路，
電源的電壓為U=I_aR₁=0.6A×10Ω=6V；
（2）當滑片在b端時，電阻R₁和滑動變阻器串聯(lián)，
R₁兩端的電壓為U₁=U-U₂=6V-4V=2V，
電路中的電流為I=I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A，
滑動變阻器的最大阻值為R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω；
（3）當滑片在R₂的中點時，變阻器R₂接入電路的阻值為R₂′=$\frac{1}{2}$R₂=$\frac{1}{2}$×20Ω=10Ω；
根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可得：
R=R₁+R₂′=10Ω+10Ω=20Ω，
則整個電路在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q=W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t=$\frac{（6V）^{2}}{20Ω}×5×60s$=540J．
答：：（1）電源電壓為6V；
（2）變阻器R₂的最大阻值為20Ω；
（3）當滑片在R₂的中點時，整個電路在5min內(nèi)產(chǎn)生的熱量為540J．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的計算，關(guān)鍵是公式的靈活運用和滑動變阻器處于不同位置時電路圖的辨析．