Question

8．如圖甲所示電路中，電源電壓不變，R₁是定值電阻，R₂由三段材料不同、橫截面積相同的均勻直導(dǎo)體EF、FG、GH連接而成，其中一段是銅導(dǎo)體，其電阻可忽略不計(jì)，另兩段導(dǎo)體的阻值與自身長(zhǎng)成正比，P是與R₂良好接觸并能移動(dòng)的滑動(dòng)觸頭．閉合開(kāi)關(guān)S將P從H端移到E端時(shí)，電流表示數(shù)I與P向左移動(dòng)距離x之間的關(guān)系如圖乙所示．已知R₁=10Ω，則（　�。�

• A． EF導(dǎo)體每1cm的電阻為2Ω
• B． GH導(dǎo)體的電阻為5Ω
• C． 當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí)，x的值為31cm
• D． P位于x=0cm及x=23cm兩處時(shí)，R₂消耗的功率不相等

Answer 1

分析 由圖可知：R₁與R₂串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為零時(shí)，電路中電流最大．根據(jù)圖象讀出電路中最大電流．根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓．當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí)，電路中電流最�。�根據(jù)圖象讀出電路中最小電流．根據(jù)歐姆定律求出變阻器的最大阻值．由圖象可知滑片P從H端移到E端時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，據(jù)此確定GH、FG、EF的長(zhǎng)度．
滑片位于銅導(dǎo)線段時(shí)電流不變，據(jù)此確定銅導(dǎo)線的長(zhǎng)度．根據(jù)圖象得出滑片P位于F點(diǎn)時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求總電阻，根據(jù)電阻串聯(lián)的特點(diǎn)求解總電阻．再結(jié)合功率公式分析．

解答 解：當(dāng)滑片位于E端時(shí)，只有R₁連入電路，電路中電流最大，由圖象可知，最大電流為 I_max=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$得：電源的電壓為 U=I_maxR₁=0.6×10=6V；
當(dāng)滑片位于H端時(shí)，電路中電流最小，由圖象可知，最小電流為 I_min=0.2A；
則電路中的總電阻為 R_總=$\frac{U}{{I}_{min}}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω；
根據(jù)串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和可知：變阻器的最大阻值為 R_EH=R_總-R₁=20Ω；
滑片P從H端移到E端時(shí)出現(xiàn)拐點(diǎn)，由圖象可知：
  GH=15cm，F(xiàn)G=25cm-15cm=10cm，EF=35cm-25cm=10cm，
中間一段電流無(wú)變化，故FG是銅導(dǎo)線，
由圖象可知，當(dāng)滑片P位于F點(diǎn)時(shí)，電路中電流 I=0.4A，則由I=$\frac{U}{R}$可得：
總電阻為 R_總′=$\frac{U}{I}$=$\frac{6V}{0.4A}$=15Ω，
則EF段電阻為 R_EF=R_總′-R₁=5Ω，所以，
A、EF導(dǎo)體每1cm的電阻為 $\frac{5Ω}{10}$=0.5Ω，故A錯(cuò)誤．
B、GH導(dǎo)體的電阻 R_GH=R_EH-R_EF=20Ω-5Ω=15Ω，故B錯(cuò)誤．
C、當(dāng)電流表示數(shù)為0.5A時(shí)，由I=$\frac{U}{R}$可得電路中的總電阻為 R_總″=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
此時(shí)R₂接入電路中電阻 R₂=R_總″-R₁=12Ω-10Ω=2Ω，則長(zhǎng)度為$\frac{2Ω}{0.5Ω/cm}$=4cm，
則x的值為 x=35cm-4cm=31cm，故C正確．
D、P位于x=0cm及x=23cm兩處時(shí)，R₂消耗的功率 P₂=I_min²R₂=（0.2A）²×20Ω=0.8W．
當(dāng)x=23cm時(shí)，I=0.4A，R₂=5Ω，R₂消耗的功率 P₂′=I²R₂=（0.4A）²×5=0.8W．
則R₂消耗的功率相等，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵要從圖象獲取有效信息，明確串聯(lián)電路的分壓規(guī)律，根據(jù)歐姆定律和功率公式進(jìn)行研究．