Question

14．如圖所示電路，電源電壓為9伏保持不變，滑動(dòng)變阻器R₃的最大阻值為1O歐，R₂的阻值為5歐．
（1）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂斷開，滑片P滑至最左端時(shí)，電流表示數(shù)為0.3安，則電阻R₁的阻值是20歐；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合，滑片P移至最右端時(shí)，通電10分鐘電流對電阻R₁和R₂所做的功，相當(dāng)于0.29千克的水溫度由30℃下降到20℃所放出的熱量．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂斷開，滑片P滑至最左端時(shí)，R₁與R₃串聯(lián)，電壓表測電源的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出電阻R₁的阻值；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合，滑片P移至最右端時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，根據(jù)電阻的并聯(lián)求出電路中的總電阻，利用W=$\frac{{U}^{2}}{R}$t求出通電10分鐘電流對電阻R₁和R₂所做的功，由題意可知水放出的熱量Q_放=W，利用Q_放=cm（t₂-t₁）求出所需水的質(zhì)量．

解答 解：（1）當(dāng)開關(guān)S₁閉合，S₂斷開，滑片P滑至最左端時(shí)，R₁與R₃串聯(lián)，電壓表測電源的電壓，電流表測電路中的電流，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{9V}{0.3A}$=30Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電阻R₁的阻值：
R₁=R-R₃=30Ω-10Ω=20Ω；
（2）當(dāng)開關(guān)S₁、S₂均閉合，滑片P移至最右端時(shí)，R₁與R₂并聯(lián)，
因并聯(lián)電路中總電阻的倒數(shù)等于各分電阻倒數(shù)之和，
所以，電路中的總電阻：
R′=$\frac{{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{20Ω×5Ω}{20Ω+5Ω}$=4Ω，
通電10分鐘電流對電阻R₁和R₂所做的功：
W=$\frac{{U}^{2}}{R′}$t=$\frac{（9V）^{2}}{4Ω}$×10×60s=12150J，
由題意可知，水放出的熱量：
Q_放=W=12150J，
由Q_放=cm（t₂-t₁）可得，所需水的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{c（{t}_{2}-{t}_{1}）}$=$\frac{12150J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（30℃-20℃）}$≈0.29kg．
故答案為：（1）20；（2）0.29．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律、電功公式、吸熱公式的綜合應(yīng)用，分清電路的結(jié)構(gòu)是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵．