试题

题目:
如图1所示的电路中,R1为定值电阻,滑动变阻器的最大阻值为R2,电源电压U0保持不变.闭合开关S后,滑动变阻器滑片P从A端滑到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2所示,则下列选项中正确的是(  )
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答案
D
解:由图1可知,两电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.
当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大,由图2可知I1=0.6A,
根据欧姆定律可得,电源的电压:
U=I1R1=0.6A×R1
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,由图2可知,I2=0.2A,U2=2V,
滑动变阻器的最大阻值:
R2=
U2
I2
=
2V
0.2A
=10Ω,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴电源的电压:
U=I2R1+U2=0.2A×R1+2V,
∵电源的电压不变,
∴0.6A×R1=0.2A×R1+2V,
解得:R1=5Ω,
电源的电压U=0.6A×R1=0.6A×5Ω=3V.
综上所述,电源电压U0=3V,R1=5Ω,R2=10Ω,故AB错误;
当电路中的电流最大时,R1的功率最大,即Pmax=I12R1=(0.6A)2×5Ω=1.8W;
当电路中的电流最小时,R1的功率最小,即Pmin=I22R1=(0.2A)2×5Ω=0.2W;
根据实物图可知,当滑片P从A端滑到B端过程中,滑动变阻器接入电路阻值逐渐增大,电路电流逐渐减小,根据P=UI,结合图2可知,滑动变阻器消耗的功率等于横坐标和纵坐标对应的面积,故滑动变阻器消耗的功率先增大后减小,故C错误,D正确.
故选D.
考点梳理
欧姆定律的应用;电功率的计算.
由图1可知,两电阻串联,电压表测滑动变阻器两端的电压,电流表测电路中的电流.当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流最大,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,由图象读出电流和电压,根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压,并求出R2的最大阻值,利用电源的电压不变得出等式即可求出电源电压,定值电阻的阻值;
根据P=I2R可知,当电路中的电流最大时,R1的功率最大;当电路中的电流最小时,R1的功率最小;根据图象结合P=UI判断滑片移动的过程中,滑动变阻器消耗功率的变化.
本题考查了串联电路的特点、欧姆定律的应用、功率计算公式的应用以及识图能力,关键是知道滑动变阻器接入电路中的电阻最大时电路中的电流最小、滑动变阻器接入电路中的电阻最小时电路中的电流最大;重点是将滑动变阻器消耗的功率转化为面积判断.
电路和欧姆定律;电能和电功率.
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