电池本身有一定的电阻,可以等效为一个没有电阻的理想电池和一个定值电阻r串联而成,如图甲所示.使用某种电池连接成如图乙所示的电路,闭合开关S,在滑动变阻器滑片P从A端滑到B端的全过程中,电压表示数与电流表示数的对应关系图线,如图丙所示.如果当滑动变阻器接入电路的电阻R等于电池的电阻r时,滑动变阻器的电功率为2.25W.求:
(1)电池内部的定值电阻r的大小?
(2)电池的电压是多少?
(3)变阻器的最大电阻为多少?
电池本身有一定的电阻,可以等效为一个没有电阻的理想电池和一个定值电阻r串联而成,如图甲所示.使用某种电池连接成如图乙所示的电路,闭合开关S,在滑动变阻器滑片P从A端滑到B端的全过程中,电压表示数与电流表示数的对应关系图线,如图丙所示.如果当滑动变阻器接入电路的电阻R等于电池的电阻r时,滑动变阻器的电功率为2.25W.求:
(1)电池内部的定值电阻r的大小?
(2)电池的电压是多少?
(3)变阻器的最大电阻为多少?
解:(1)当滑片位于A端时,电路中的总电阻最小,电路中的电流最大,
由图丙可知,电路中的最大电流I大=1.5A,
由I=可得,电源的电压:
U=I大r=1.5A×r,
当R=r时,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的电流:
I==
=0.75A,
滑动变阻器的电功率:
PR=I2R=(0.75A)2×r=2.25W,
解得:r=4Ω;
(2)电池的电压:
U=I大r=1.5A×4Ω=6V;
(3)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,
由图丙可知,电压表的示数UR=3.6V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,r两端的电压:
Ur=U﹣UR=6V﹣3.6V=2.4V,
因串联电路中各处的电流相等,
所以,I′==
,即
=
,
解得:R大=6Ω.
答:(1)电池内部的定值电阻r的大小为4Ω;
(2)电池的电压是6V;
(3)变阻器的最大电阻为6Ω.
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用,明确电路的连接方式和从图象中读出有用的信息是解决问题的关键.