如圖所示,電源電動勢E=10V,其內(nèi)阻不計.固定電阻的阻值R1=4Ω,可變電阻R2的阻值可在0~20Ω之間調(diào)節(jié),電容器的電容C=30μF.求:
(1)閉合開關(guān)S,當(dāng)R2=1Ω時,求R2消耗的功率;
(2)在(1)的情況下,電容器上極板所帶的電量;
(3)閉合開關(guān)S,當(dāng)R2取何值時,R2消耗的功率最大,最大功率為多少?
分析:(1)根據(jù)歐姆定律求出電流,再求出R2消耗的功率.
(2)閉合開關(guān)S時,電容器的電壓等于R2兩端的電壓.根據(jù)串聯(lián)電路的電壓與電阻成正比,運用比例法求出R2的電壓,再由Q=CU求出.
(3)列出R2消耗的功率與R2的函數(shù)關(guān)系式,根據(jù)數(shù)學(xué)求極值.
解答:解:(1)通過R2的電流I=
E
R1+R2
=2A    
      R2消耗的功率P2=I2R2
     代入數(shù)據(jù)求得  P=4W
   (2)電容器上的電壓U=U2=
E
R1+R2
?R
 
 
2
=2V  
     電容器上極板帶正電,Q=CU
    代入數(shù)據(jù),當(dāng)R2=1Ω時,Q=6×10-5C
    (3)電阻R2消耗的功率Pm=(
E
R1+R2
)2R2=
E 2
R
 
2
1
R2
+R2+2R1

      當(dāng)R2=R1=4Ω時,R2消耗的功率最大,Pm=
E2
4R1
=
100
4×4
=6.25 W   
答:(1)閉合開關(guān)S,當(dāng)R2=1Ω時,R2消耗的功率為4W;
    (2)在(1)的情況下,電容器上極板所帶的電量6×10-5C;
    (3)閉合開關(guān)S,當(dāng)R2=4Ω,R2消耗的功率最大,最大功率為6.25 W.
點評:本題考查應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力.第(3)問中,可以把R1看成電源的內(nèi)阻,當(dāng)電源內(nèi)外電阻相等時,電源的輸出功率最大.
練習(xí)冊系列答案
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(2011?靜安區(qū)一模)如圖所示,電源電動勢E=50V,內(nèi)阻r=1Ω,R1=30Ω,R2=60Ω.間距d=0.2m的兩平行金屬板M、N水平放置,閉合開關(guān)S,板間電場視為勻強電場.板間豎直放置一根長也為d的光滑絕緣細桿AB,有一個穿過細桿的帶電小球p,質(zhì)量為m=1×10-2kg、電荷量為q=+1×10-3C(可視為點電荷,不影響電場的分布),現(xiàn)將小球p從桿的頂端A處由靜止釋放,小球p沿桿向下運動到桿的中點O時,速度為v=2m/s.求:
(1)AO兩點間的電勢差UAO;
(2)滑動變阻器接入電路的阻值為Rx

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如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r.當(dāng)滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時,發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為△U1和△U2,下列說法中正確的是( 。

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如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r.兩電壓表可看作是理想電表,當(dāng)閉合開關(guān),將滑動變阻器的觸片由右端向左滑動時,下列說法中正確的是( 。

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精英家教網(wǎng)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,L為小燈泡(其燈絲電阻可視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小隨照射光強度的增強而減。]合開關(guān)S后,將照射光強度增強,則( 。
A、電路的路端電壓將增大B、燈泡L將變暗C、R1兩端的電壓將增大D、內(nèi)阻r上發(fā)熱的功率將增大

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,當(dāng)滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時,發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)為U1、U2,示數(shù)變化的絕對值分別為△U1和△U2,電流表的示數(shù)為I,電流表示數(shù)變化的絕對值為△I,下列說法中正確的是( 。
A、小燈泡L1、L2變暗,L3變亮
B、小燈泡L3變暗,L1、L2變亮
C、△U1<△U2
D、
U1
△I
不變,
U2
△I
不變

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