Question

【題目】如圖所示的電路中，電源電壓為18 V且保持不變，電阻R1的阻值為15Ω。滑動(dòng)變阻器R2上標(biāo)有“50Ω1.5 A”字樣，所用電表為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室常用的雙量程電表。閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)為0.4 A。求：

(1)電阻R1兩端的電壓多大？

(2)滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率P2多大？

(3)如果要使兩電表的指針偏離零刻度線的角度相同，且電路能夠正常工作。不改變電表量程，移動(dòng)滑片P能否滿足上述要求？請(qǐng)通過計(jì)算說明。若能，滑片應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)？若不能，簡要說明理由。

Answer 1

【答案】(1)6V；(2)4.8W；(3)能，向左，計(jì)算見解析

【解析】

(1)由電路圖可知，定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián)，電壓表測(cè)R2兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流。電阻R1兩端的電壓

U1=I1R1=0.4A×15Ω=6V

(2)因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓

U2=U-U1=18V-6V=12V

串聯(lián)電路中各處的電流相等，通過變阻器R2的電流為0.4A，滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率

P2=U2I2=12V×0.4A=4.8W

(3)不改變電表量程時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓

U2=12V

則電壓表的量程為0～15V，分度值為0.5V；滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻

R2==30Ω

電流表的示數(shù)為0.4A，則電流表的量程可能為0～0.6A，可能為0～3A，當(dāng)電流表的量程為0～0.6A時(shí)，分度值為0.02A，因兩電表的指針偏離零刻度線的角度相同，所以，兩電表指針偏轉(zhuǎn)的格數(shù)n相同，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為

R2′==25Ω

此時(shí)電流表的示數(shù)和電壓表的示數(shù)分別為

I2′==0.45A＜0.6A

U2′=I2′R2=0.45A×25Ω=11.25V＜15V

則電路可以正常工作，因

R2＞R2′

所以滑片左移。

當(dāng)電流表的量程為0～3A時(shí)，分度值為0.1A，則滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為

R2″==5Ω

此時(shí)電流表的示數(shù)和電壓表的示數(shù)分別為

I3==0.9A＜3A

U2=I3R2=0.9A×5Ω=4.5V＜15V

則電路可以正常工作，因

R2＞R2″

所以滑片左移；綜上可知，不改變電表量程，移動(dòng)滑片P能滿足上述要求，滑片P應(yīng)向左移動(dòng)。

答：(1)電阻R1兩端的電壓是6V；

(2)滑動(dòng)變阻器R2消耗的電功率P2是4.8W；

(3)如果要使兩電表的指針偏離零刻度線的角度相同，且電路能夠正常工作。不改變電表量程，移動(dòng)滑片P能滿足上述要求，滑片應(yīng)向左方向移動(dòng)。