Question

20．如图甲所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，在调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小过程中，两个电阻的“U-I”关系图象如图乙所示，则电源电压为6V，定值电阻R₁的阻值为10Ω，在此过程中电路消耗的总功率变大（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据电压变化的范围进行判断即定值电阻两端电压不会等于零，据此判断两个电阻的“U-I”关系图象，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，根据图象读出电路中的最小电流和两电阻两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源的电压；
（2）根据欧姆定律求出R₁的阻值；
（3）根据P=UI判断电路消耗的总功率的变化情况．

解答 解：
由图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，R₁两端的电压最大，R₂两端的电压为0，
由图象可知，甲为滑动变阻器R₂的U-I关系图象，乙为电阻R₁的U-I图象，
当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，
由U-I图象可知，电路中的最小电流I=0.2A，R₁两端的电压U₁=2V，R₂两端的电压U₂=4V，
串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以电源电压：U=U₁+U₂=2V+4V=6V；
（2）由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（3）滑动变阻器阻值从最大变化到最小过程中，电路总电阻变小，电流变大，电源电压不变，由P=UI知电路消耗的总功率变大．
故答案为：6V；10Ω；变大．

点评 本题考查串联电路电流和电压的规律以及滑动变阻器的使用，关键是欧姆定律的应用，要明白电路各个用电器的连接情况，还要会看“U-I”关系图象，从中获取有用信息．