Question

在如图甲所示的电路中，电源电压U保持不变，R₁、R₂为定值电阻，R为滑动变阻器。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中，电压表V₁、V₂的示数随电流表A的示数变化分别如图乙中图线①、②所示。变阻器的滑片P从最右端滑到最左端的过程中，下列说法错误的是（   ）

A.R₁、R₂的电压之比始终等于2∶1 B.滑动变阻器的最大电阻为15Ω

C.电源电压为6V D.R₂消耗的功率增大了1.2W

Answer

D

【解析】

电路为三个电阻串联，滑动变阻器滑片从右端滑到最左端过程中，滑动变阻器接入阻值变小，由欧姆定律可知电路电流逐渐变大，R1两端电压变大，由此可得①表示电压表V1，②表示电压表V2；当滑片位于最左端时，电路电阻最小，电流最大为Imax=0.4A，为R1与R2串联电路，此时R1两端电压U1=4V，则可求R1电阻为：

由串联电路总电压等于各用电器电压之和可知：

U=U1+ImaxR2=4V+0.4A×R2

当滑片位于最右端时，电路为三个电阻串联，此时电流最小为Imin=0.2A，R两端电压UR=3V，R1两端电压U1’=2V，则滑动变阻器最大阻值为：

由串联电路总电压等于各用电器电压之和可知：

U=UR+U1’+IminR2=3V+2V+0.2A×R2

联立求解可得：U=6V，R2=5Ω；由于串联电路电流处处相等，则由P=I2R可知，R1与R2消耗的功率之比始终等于电阻之比，即：

P1：P2=R1：R2=10Ω：5Ω=2：1

滑动变阻器滑片位于最右端时，R2消耗功率为：

P2右=Imin2R2=(0.2A)2×5Ω=0.2W

滑动变阻器滑片位于最左端时，R2消耗功率为：

P2左=Imax2R2=(0.4A)2×5Ω=0.8W

则R2消耗的功率增大：

△P=P2左-P2右=0.8W-0.2W=0.6W

故选D。