(2007•徐州)如图所示电路,电源电压为4.5V,R1阻值为5Ω,滑动变阻器R2最大阻值为20Ω,电流表量程为0~0.

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  • 解题思路:(1)从电路图可知,滑动变阻器与电阻串联,电压表测量滑动变阻器两端的电压,电流表测量电路总电流,电流表示数最大为0.6A,电压表示数最大为3V,根据欧姆定律分别算出对应的滑动变阻器的阻值.

    (2)根据P=

    U

    2

    /R]可知,当电路中总电阻最大时整个电路消耗的功率最小,根据P=UI求出最小功率.

    (3)根据串联电路电阻特点和欧姆定律求出电路中的电流,根据P=I2R求出滑动变阻器消耗电能的表达式,根据数学求极值的方法,求出滑动变阻器消耗的最大功率.

    (1)当电流表示数为I1=0.6A时,电阻R1两端电压为U1=I1R1=0.6A×5Ω=3V;

    滑动变阻器两端的电压U2=U-U1=4.5V-3V=1.5V,

    所以滑动变阻器连入电路的电阻最小为R=

    U2

    I1=[1.5V/0.6A]=2.5Ω;

    当电压表示数最大为U=3V时,R1两端电压为U3=U-U=4.5V-3V=1.5V,

    电路电流为I=

    U3

    R1=[1.5V/5Ω]=0.3A;

    滑动变阻器接入电路的电阻最大为R=

    U大

    I=[3V/0.3A]=10Ω.

    所以R2的取值范围为2.5Ω≤R2≤10Ω.

    (2)当滑动变阻器接入电路的电阻为R2=10Ω时,整个电路消耗的电功率最小;

    正常工作时整个电路消耗的最小功率为P最小=UI=4.5V×0.3A=1.35W.

    (3)设滑动变阻器的阻值为R时,其消耗的电功率最大,则

    串联电路的电流为I=[U

    R1+R2=

    4.5V/5Ω+R]

    滑动变阻器消耗的电功率为P=([4.5V/5Ω+R])2R=[20.25R

    25+10R+R2;

    当R=5Ω时,滑动变阻器消耗的电功率最大为P=1.0125.

    答:(1)滑动变阻器允许接入电路的阻值范围为2.5~10Ω.

    (2)正常工作时整个电路消耗的最小功率为1.35W.

    (3)滑动变阻器消耗的最大功率1.0125 W.

    点评:

    本题考点: 欧姆定律的应用;电功率的计算.

    考点点评: 本题考查了串联电路中电流和电压的规律,欧姆定律的应用,关键是电功率公式的灵活应用,难点是利用数学知识求出滑动变阻器消耗的最大功率.

    1年前

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