小明按如图所示的电路进行实验,已知电源电压不变,闭合开关,改变a、b之间的电阻箱R的阻值,得到一组电压表的示数U—R的图象如图乙所示。
(1)随着电阻箱接入电路中的阻值增大,定值电阻R0两端的电压_______(选填“增大”、“减小”或“不变”).
(2)将a、b间的电阻箱换成未知电阻Rx,读得电压表示数为4.5V,则Rx=______Ω,此时电路中电流为______ A。
(3)取下Rx,分别将电阻RA和RB接入a、b之间,读得对应的电压表示数为1V和3V,在这两种情况下,R0上消耗的电功率变化了多少?
解析:
(1)电阻箱电阻越大→电路的总电阻越大,→根据欧姆定律,电路的总电流越小→通过R0的电流越小→R0两端的电压越小。故应填:越小;
(2) 由图可知,当电压等于4.5V时,其电阻为13Ω,电路中的电流为:
I=U/R=4.5V/(13Ω)=0.35A故应填:13Ω, 0.35A
(3) 当电压表示数为1V时,从图中看出RA=1Ω;当电压表的示数为3V时,RB=6Ω。设电源电压为U,则
I0=Iab=Uab/Rab U=Uab+U0=Uab+I0R0=Uab+ UabR0/Rab 即:
U=Uab+ UabR0/Rab 故:
U=1+R0………①
U=3+3R0/6……②
联立方程①②并解之可得:
U=5V
R0=4Ω
故电压表示数为1V时,R0消耗的功率是:
P1=(U-Uab)2/R0=(5V-1V)2/(4Ω)=4W
同理,当电压表的示数为3V时,R0消耗的功率:
P2=(5V-3V)2/(4Ω)=1W
其电功率的改变量是:
4W-1W=3W
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