Question

如圖所示，電源電壓恒定，R ₁ =10 Ω，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為20 Ω，當(dāng)S ₁ 、S ₂均斷開(kāi)，滑片P置于最下端B點(diǎn)時(shí)。電流表的示數(shù)為0.6 A，求：

（1）電源電壓；

（2）當(dāng)S ₁ 、S ₂ 均斷開(kāi)，滑片P置于最上端A點(diǎn)時(shí)，在5 min內(nèi)通過(guò)R ₂ 的電流所產(chǎn)生的熱量；

（3）當(dāng)S ₁ 、S ₂ 均閉合，滑片P在A、B兩端點(diǎn)間移動(dòng)時(shí)，該電路所消耗的最小功率。

Answer 1

(1) 電源電壓為6 V (2) 5 min內(nèi)通過(guò)R₂的電流所產(chǎn)生的熱量為240 J (3) 該電路所消耗的最小功率為7.2 W

解析：(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)S ₁、S ₂均斷開(kāi)，滑片P置于最下端時(shí)，電流中只連入了 R ₁ 一個(gè)電阻，所以電源電壓為：

U_電源 =I ₁ R ₁ = 0.6A×10 Ω = 6V；(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)S ₁ 、S ₂ 均斷開(kāi)，滑片P置于最上端時(shí)，R ₁ 與R ₂ 串聯(lián)，電路中的電流為：，5min內(nèi)R ₂ 產(chǎn)生的熱量為：；(3)當(dāng)開(kāi)關(guān)S ₁ 、S ₂ 均閉合，R ₁ 被短路，滑片P在A、B間移動(dòng)時(shí)，電路為滑片P兩邊部分變阻器的電阻并聯(lián)，故當(dāng)P在A端和B端時(shí)總電阻最小（阻值為0，此時(shí)發(fā)生電源短路），所以當(dāng)滑片向變阻器中間滑動(dòng)時(shí)電阻變大，當(dāng)滑片在變阻器中間時(shí)電路中的電阻最大，該電路消耗的電功率最小。此時(shí)，該電路的總電阻為：，解得：R_并 = 5 Ω，電路消耗的最小電功率為：．