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13.如图甲所示,是某同学“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”的实验电路图,通过实验得到的数据用描点法在同一坐标系中作出了a、b、c三条图线,如图乙所示.根据图象可知,下列判断正确的是(  )
A.电源电压为4.5V
B.图象a描述了定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系
C.电路中电流为1.5A时,滑动变阻器接入电路中的电阻大于定值电阻R0的电阻
D.滑动变阻器R消耗的最大电功率为2.25W

分析 (1)电源电压U不变,由P=UI可知,电功率P与I成正比,P-I图象是一条倾斜的直线;
(2)由图象找出电源功率与所对应的电流,由电功率的变形公式求出电源电压;
(3)由图象找出定值电阻R0的功率与对应的电流,然后由电功率公式P=I2R的变形公式求出电阻阻值;
由电路图可知,定值电阻与滑动变阻器串联,由欧姆定律求出电流总阻值,然后由串联电路的规律求出滑动变阻器接入电路的阻值.
(4)由P=I2R得出表达式即可判断出最大功率.

解答 解:(1)由于电源总功率PUP=UI,则电源总功率PU与电流I成正比,图象是一条倾斜的直线,
由图象可知,电源总功率PU随电流I变化的关系图线是a,故B错误;
(2)由图象可知,电源功率PU=9W,电流I=3A,由P=UI可得电源电压U=$\frac{{P}_{U}}{I}$=$\frac{9W}{3A}$=3V,故A错误;
(3)由图象可知,定值电阻R0的功率P0=9W时,电路电流I=3A,
电阻阻值R0=$\frac{{P}_{0}}{{I}^{2}}$=$\frac{9W}{(3A)^{2}}$=1Ω;
电路电流I=1.5A时,电路总电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{1.5A}$=2Ω,
滑动变阻器接入电路的阻值R=R-R0=2Ω-1Ω=1Ω;
则滑动变阻器接入电路的阻值R与定值电阻R0的阻值相等,故C错误;
(4)滑动变阻器R消耗的电功率PR=I2R=($\frac{U}{{R}_{0}+R}$)2R=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{0}+R)^{2}}{R}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{({R}_{0}-R)^{2}}{R}-4{R}_{0}}$;
所以,滑动变阻器接入电路的阻值R=R0=1Ω时变阻器R消耗的功率最大,为PR最大=$\frac{{U}^{2}}{4R}$=$\frac{(3V)^{2}}{4×1Ω}$=2.25W,故D正确.
故选D.

点评 本题难度较大,由图象找出电功率对应的电流是正确解题的前提与关键,熟练应用电功率公式的变形公式、欧姆定律、串联电路特点即可正确解题.

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