分析 由電路圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯,根據電阻的串聯和歐姆定律表示出電路中的電流,根據P=I2R表示出R2消耗的電功率,然后根據公式變形和數學知識得出變阻器消耗的最大功率.
解答 解:由電路圖可知,定值電阻R1與滑動變阻器R2串聯,
因串聯電路中總電阻等于各分電阻之和,
所以,電路中的電流:
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$,
滑動變阻消耗的功率:
P2=I2R2=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{1}+{R}_{2})^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}+2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}-2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}+4{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{1}-{R}_{2})^{2}}{{R}_{2}}+4{R}_{1}}$,
由表達式可知,當R1=R2時,P2最大,
因R1=20Ω,R2的取值為0~10Ω,
所以,當R2=0Ω時,P2=0W,
當R2=5Ω時,P2=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2=($\frac{12V}{20Ω+5Ω}$)2×5Ω=1.152W,
當R2=10Ω時,P2=($\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$)2R2=($\frac{12V}{20Ω+10Ω}$)2×10Ω=1.6W,
綜上可知,當R2=10Ω時,滑動變阻消耗的功率最大,最大功率為1.6W.
答:滑片P移動過程中,滑動變阻消耗的最大功率是1.6W.
點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律、電功率公式的應用,會判斷滑動變阻消耗的功率最大是關鍵.
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A. | 管內水銀柱長度減小 | B. | 管內水銀柱豎直高度減小 | ||
C. | 管內氣體壓強減小 | D. | 管內氣體密度減小 |
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