如图所示,电源电压恒为6V。R1、R2电阻相同,均为10Ω。滑动变阻器R3最大电阻值为10Ω,滑片从最左端向右滑动的过程中,下列判断正确的是( )
A.电流表示数变大,电压表示数不变
B.R1的电功率减小,最大值为0.4W
C.R2的电功率增大,最大值为3.6W
D.滑动变阻器R3的电功率先变大后变小,最大值为0.45W
解析:分析电路不难发现,R1与R3并联,并联后再与R2的串联。电压表测量电源电压(示数不变)。
A.电流表测量通过R1的电流。当滑片从最左端向右滑动的过程中,其电阻变小。其变化情况如下
R3↓→R13↓→R总↓→I↑→I2↑→U2↑→U13↓→U1↓→I1↓(电流表示数变小)
可见A选项错误;
B.由以上分析知,通过R1的电流和其两端电压都减小。故由P=UI知其消耗的电功率变小。当R3最大时,R2两端的电压最小,R1两端的电压最大,功率也最大。此时
R1、R3的总电阻为:R13=5Ω
整个电路的总电阻是:R总=15Ω
不难计算R1两端的电压为:U1=U-U2=2V
R1消耗的电功率是:P1=U12/R1=0.4W
B选项正确;
C.显然在移动过程中,R2的功率变大,其最大的功时,R3=0Ω。此时电路等效只有R2的简单电路。其功率为3.6W。即C选项正确;
D.设滑动变阻器接入电路的电阻为x,则
I2=I= | U | = | 6(10+x) | |
R总 | 100+20x |
推理得P3的大小为:
P3= | 36x | |
(10+2x)2 |
也即
P3(10+2x)2-36x=0 即
P3(10+2x)2-18(10+2x)+180=0
当△=0时,则
182-4×P3×180=0
解之得:P3=0.45(W)
故其电功率先变大后变小,最大值为0.45W。选项D正确。
答案:B C D
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