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如图所示,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器.3个电阻采用如图(a)方式接在...

如图所示,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器.3个电阻采用如图(a)方式接在电源上,已知R1=4Ω、R2=10Ω.现利用电压传感器(相当于电压表)和电流传感器(相当于电流表)研究R3上的电压与电流变化关系,任意滑动R3上的滑片,通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的U-I图象为如图(b)所示的一条直线(实线部分).试求:
(1)电源的电动势和内电阻
(2)R3的最大阻值
(3)R3消耗的最大功率.

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(1)由U-I图象读出,当U=0时,I=1.5A,此时R3阻值为零;当U=6V时,I=0,看作断路,分别根据闭合电路欧姆定律列方程,求解电动势和内阻; (2)根据图象,R3的最大电压是4V,此时R3最大.由欧姆定律分别研究R2、R3并联电路与整个外电路,利用电流相等,列方程求解R3的最大阻值. (3)R3消耗的功率P=IU,由图象得到电压与电流的关系,综合得到功率与电流的关系,再由数学知识求解R3消耗的最大功率. 【解析】 (1)由图,当U=0时,I=1.5A,此时R3阻值为零,   有I=,代入得到  1.5= 根据图线,若R3无限地变化,电压6V的时候电流为0,此时R3视为断路   有= 由以上两式可得  E=10V,r=Ω (2)根据图线和电路图的动态变化判断,R3可获得的最大电压是4V,此时R3最大     =   代入解得  R3=8Ω (3)R3消耗的功率P=IU=(6-I)I=6I-4I2 得:当I=0.75A时,功率最大 P3m=6×0.75-4×0.752=2.25W 答:(1)电源的电动势和内电阻分别为10V和Ω;     (2)R3的最大阻值8Ω;     (3)R3消耗的最大功率是2.25W.
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考点分析:
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在一次实验中得到的数据如下表:
     次数
测量值
12345678
E/V0.1160.1360.1700.1910.2150.2770.2920.329
△t/×10-3s8.2067.4866.2865.6145.3404.4623.9803.646
(1)观察和分析该实验装置可看出,在实验中,每次测量的△t时间内,磁铁相对线圈运动的距离都______(选填“相同”或“不同”),从而实现了控制______不变;
(2)在得到上述表格中的数据之后,为了验证E与△t成反比,他们想出两种办法处理数据:第一种是计算法:算出______,若该数据基本相等,则验证了E与△t成反比;第二种是作图法:在直角坐标系中作_______关系图线,若图线是基本过坐标原点的倾斜直线,则也可验证E与△t成反比.
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(1)试根据这些实验数据计算弹力的大小填入表格内,并在下图给定的坐标纸上作出弹簧所受弹力大小F跟弹簧总长L之间的关系图线
(2)写出弹簧弹力与弹簧长度之间的关系式
(3)说明图线跟坐标轴交点的物理意义.

钩码质量(g)306090120150
弹簧总长(cm)6.007.158.349.4810.6411.79
弹力大小(N)


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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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