如图所示电路中,电源两端电压不变,电流表和电压表选择的量程分别为0~0.6A和0~3V,闭合开关S.在滑动变阻器滑片P从一端移动到另一端的过程中,电压表和电流表的示数均可达到各自的最大测量值(且不超过量程),在上述过程中,定值电阻R所消耗的最大电功率是它最小电功率的4倍.则当滑片P移至滑动变阻器的中点时,电路消耗的电功率为________W.
2.4
由题意可知,当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路为R的简单电路,此时电路中的电流最大为0.6A,根据欧姆定律和P=I2R表示出电源的电压和定值电阻R所消耗的最大电功率;当滑动变阻器的阻值全部接入电路中时,滑动变阻其两端的电压最大为3V,根据串联电路的特点和欧姆定律求出电路中的电流,表示出定值电阻R所消耗的最小电功率,再根据最大、最小之间的关系列出等式,即可求出电源的电压和定值电阻的阻值,以及滑动变阻器的最大阻值;根据电阻的串联特点和欧姆定律求出滑片P移至滑动变阻器中点时电路中的电流,再根据P=UI求出电路消耗的电功率.
解答:由题意可知,当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路中的电流为I最大=0.6A;
电源的电压为U=I最大R=0.6R------------------①
此时定值电阻R所消耗的最大电功率为P最大=(I最大)2R=0.36R--------②
当滑动变阻器的阻值全部接入电路中时,滑动变阻其两端的电压U滑=3V
此时电阻R两端的电压为UR=U-U滑=0.6R-3V,
电路中的电流为I最小==,
定值电阻R所消耗的最小电功率为P最小=(I最小)2R=()2R---③
滑动变阻器的最大阻值为R滑==--------④
由②③两式和P最大=4P最小,得:
0.36R=4×()2R,0.09=()2,=0.3
解得:R=10Ω,
代入①④两式可得:U=6V,R滑=10Ω;
滑片P移至滑动变阻器的中点时,即R滑′=5Ω,
电路中的电流I===0.4A,
此时电路消耗的电功率为P=UI=6V×0.4A=2.4W.
故答案为:2.4.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算,关键是能确定出电路中滑动变阻器的阻值最小时电流表的示数最大,滑动变阻器接入电路的阻值最大时电压表的示数最大.
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