Question

某校物理科技小組制作了一個可調(diào)的多檔位電熱器模型，為了測量實驗數(shù)據(jù)，他們將電表接入了電路，如圖所示。已知R₁ = 10Ω，滑動變阻器R′ 的最大值為20Ω。當只閉合S₂ ，滑片P 滑至R′ 的中點時，測得電流表示數(shù)為0.3A，電壓表示數(shù)為12V；該小組通過測量和分析發(fā)現(xiàn)，當兩個開關都閉合，R′ 的阻值最小時，電熱器消耗的電功率最大。請你計算：

（1）電阻R₂ 和電源電壓。

（2）當只閉合S₁ ，R′ 的阻值最大時，通電1min，電流通過R₁ 所做的功。

（3）電熱器消耗的最大電功率。

Answer 1

（1）當只閉合S₂時，R′ 阻值的一半與R₁ 串聯(lián)

    R ₂ = U ₂ / I₂

= 12V/0.3A = 40Ω

U = I（R₂+ R′ ）

= 0.3A（40Ω+10Ω）=15V

（2）當只閉合S₁ ，R′ 的阻值最大時

R = R₁ + R′ = 10Ω+20Ω=30Ω

I₁ =U / R = 12V/ 30Ω= 0.5A

U₁ =I₁ R ₁ =0.5A×10Ω=5V

W₁= U₁ I₁ t = 5V×0.5A×60s =150J

（3）當S₁、S₂ 都閉合、變阻器為最小值時，電熱器消耗的電功率最大

R_總= R₁ R₂ /（R₁ + R₂）

= 10Ω×40Ω/（10Ω+40Ω）=8Ω

  P = U ² / R_總

=（15V）² / 8Ω= 28.125 W

答：