Question

4．如圖甲所示的電路中，恒流源可為電路提供恒定電流I₀，R為定值電阻，電流表、電壓表均可視為理想電表．某同學(xué)利用該電路研究滑動變阻器R_L消耗的電功率．改變R_L的阻值，記錄多組電流、電壓的數(shù)值，得到如圖乙所示的U-I關(guān)系圖線．

回答下列問題：
（1）滑動觸頭向下移動時，電壓表示數(shù)減小（填“增大”或“減小”）．
（2）I₀=1.0A．
（3）R_L消耗的最大功率為5W（保留一位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）分析電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)并聯(lián)電路規(guī)律可知R分流的變化，再由歐姆定律可得出電壓表示數(shù)的變化；
（2）由圖象及并聯(lián)電路的規(guī)律可分析恒定電流的大�。�
（3）由功率公式分析得出對應(yīng)的表達(dá)式，再由數(shù)學(xué)規(guī)律可求得最大功率．

解答 解：（1）定值電阻與滑動變阻器并聯(lián)，當(dāng)R向下移動時，滑動變阻器接入電阻減小，由并聯(lián)電路規(guī)律可知，電流表示數(shù)增大，流過R的電壓減小，故電壓表示數(shù)減小；
（2）當(dāng)電壓表示數(shù)為零時，說明R_L短路，此時流過電流表的電流即為I₀；故I₀為1.0A；
（3）由圖可知，當(dāng)I₀全部通過R時，I₀R=20；
由并聯(lián)電路規(guī)律可知，流過R_L的電流為：I=$\frac{{I}_{0}R}{R+{R}_{L}}$；
則R_L消耗的功率為：P=I²R_L=$\frac{{（I}_{0}R）^{2}}{{（R+{R}_{L}）^{2}}}{R}_{L}$=$\frac{2{0}^{2}}{\frac{{R}^{2}}{{R}_{L}}+2R+{R}_{L}}$；
則由數(shù)學(xué)規(guī)律可知，最大功率為：P=5W；
故答案為；（1）減小；（2）1.0；（3）5

點(diǎn)評 本題考查閉合電路歐姆定律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，要注意明確：一、圖象的應(yīng)用，能從圖象得出對應(yīng)的物理規(guī)律；二是注意功率公式的變形以及數(shù)學(xué)規(guī)律的正確應(yīng)用．