Question

5．如圖甲所示，是某同學(xué)“探究定值電阻R₀的發(fā)熱功率P₀、滑動變阻器R消耗的電功率P_R和電源總功率P_U隨電流I變化的關(guān)系”的實驗電路圖，通過實驗得到的數(shù)據(jù)用描點法在同一坐標系中作出了a、b、c三條圖線，如圖乙所示．根據(jù)圖象可知，其中，反映電源的總功率P_U隨電流I變化的關(guān)系圖象是a（選填“a”、“b”或“c”），滑動變阻器R消耗的最大電功率為2.25W．

Answer 1

分析 （1）電源電壓U不變，由P=UI可知，電功率P與I成正比，P-I圖象是一條傾斜的直線；
（2）利用圖象和P=UI確定電源電壓，結(jié)合電功率變形公式求解定值電阻阻值，分析判斷曲線確定滑動變阻器的功率曲線，結(jié)合功率公式求解功率．

解答 解：（1）電源總功率P_U與電流I成正比，圖象是一條傾斜的直線，由圖象可知，電源總功率PU隨電流I變化的關(guān)系圖線是a；
（2）由圖象a可知，電源功率P_U=9W，電流I=3A，電源電壓U=$\frac{{P}_{U}}{I}$=$\frac{9W}{3A}$=3V；
由圖象b可知，當(dāng)功率P=9W時，電路電流I=3A，則電阻阻值R=$\frac{P}{{I}^{2}}$=$\frac{9W}{（3A）^{2}}$=1Ω；
當(dāng)P=4W時，I=2A，則電阻為R=$\frac{P}{{I}^{2}}$=$\frac{4W}{（2A）^{2}}$=1Ω，說明電阻為一定值電阻，故曲線b為定值電阻的發(fā)熱功率曲線；
曲線c為滑動變阻器的電功率變化曲線，由圖可知：電路電流I=1.5A時，滑動變阻器消耗的電功率最大，
此時電路總電阻R_總=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{1.5A}$=2Ω，
滑動變阻器接入電路的阻值R_滑=R_總-R₀=2Ω-1Ω=1Ω；
故滑動變阻器消耗的最大功率為：P_R=I²R_滑=（1.5A）²×1Ω=2.25W．
故答案為：a；2.25．

點評 本題難度較大，由圖象找出電功率對應(yīng)的電流是正確解題的前提與關(guān)鍵，熟練應(yīng)用電功率公式的變形公式、歐姆定律、串聯(lián)電路特點即可正確解題．