Question

【題目】如圖所示的電路中，電源電壓U保持不變，滑動(dòng)變阻器的最大阻值，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片P至b端，閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，滑動(dòng)變阻器的功率為P1；再閉合開關(guān)S2，滑動(dòng)變阻器的功率為P2，且有P2 = 4P1；保持開關(guān)S1、S2閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，電流表的示數(shù)Ia= 0.1A。

(1)定值電阻R阻值為多少？

(2)電源電壓U為多少？

(3)保持開關(guān)S1、S2閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端移到a端，寫出該過程中電流表示數(shù)I與滑動(dòng)變阻器R0滑片P與b端之間電阻Rb的關(guān)系式。（表達(dá)式中，電壓值代入以V為單位的數(shù)值，電阻值代入以為單位的數(shù)值，無需保留單位）

Answer 1

【答案】(1)30；(2)3V；(3) I =

【解析】

(1)閉合開關(guān)S1，斷開開關(guān)S2，兩個(gè)電阻串聯(lián)，滑動(dòng)變阻器的功率為P1

再閉合并關(guān)S2，電阻R短路，滑動(dòng)變阻器以最大阻值單獨(dú)接入電路中，滑動(dòng)變阻器的功率為P2

根據(jù)P2 = 4P1，聯(lián)立兩式可得

代入數(shù)據(jù)，解得電阻R阻值為30。

(2)開關(guān)S1、S2閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，兩電阻并聯(lián)接在電源兩端，電流表的示數(shù)Ia= 0.1A，則

解得電源電壓為3V。

(3)保持開關(guān)S1、S2閉合，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從b端移到a端，滑動(dòng)變阻器R0滑片P與b端之間電阻Rb與電阻R并聯(lián)后再與滑動(dòng)變阻器R0滑片P與a端之間電阻Ra串聯(lián)。電阻R兩端的電壓與Rb兩端電壓相等，為

UR= URb=IR

通過Rb的電流為

IRb==

則電路中總電流為

I總=I+Ib= I+

滑動(dòng)變阻器R0滑片P與a端之間電阻Ra為

Ra= R0max-Rb

則Ra兩端的電壓為

URa= I總Ra=(I+)(R0max-Rb)

根據(jù)串聯(lián)電路電壓關(guān)系可知，Ra兩端與R兩端電壓之和等于電源電壓，即

URa+ UR=3V

(I+)(R0max-Rb)+ IR =3V

將R及R0max代入(不保留單位)，得

(I+)(30-Rb)+ 30I =3

最終得電流表示數(shù)I與Rb的關(guān)系式為

I =

答：(1)定值電阻R阻值為30；

(2)電源電壓U為3V；

(3)電流表示數(shù)I的關(guān)系式為I =。