Question

14．如圖所示，電源電壓為6V不變，R₁的阻值為10Ω，滑動變阻器R₂的最大阻值為50Ω，電流表的量程為0-0.6A，電壓表量程為0-3V，閉合開關S，電壓表的示數為2V．
求：
（1）電流表的示數：
（2）滑動變阻器R₂工作100s消耗的電能；
（3）在保證各電路元件安全情況下，滑片P在滑動過程中，電路消耗的功率變化范圍．

Answer 1

分析 （1）定值電阻R₁跟滑動變阻器R₂串聯，電壓表測量R₁兩端的電壓，根據串聯電路的分壓原理求出R₁兩端的電壓，根據歐盟定律可分別計算電路中的電流；
（2）根據W=UIt即可求出消耗的電能；
（3）由于電流表的量程為0-0.6A，電壓表量程為0-3V，當電壓表的示數最大為3V時，變阻器接入電路的電阻最小，此時電流表的示數達到最大值，根據歐姆定律求出電流；利用P=UI電路消耗最大總功率；
變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最小，根據串聯電路的電阻特點求出總電阻，根據歐姆定律求出電流；利用P=UI電路消耗的最小總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器串聯，電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A；
（2）因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
W₂=U₂It=4V×0.2A×100s=80J；
（3）由于電流表的量程為0-0.6A，當電壓表的示數最大為3V時，則電流表的示數也達到最大值，
則I_最大=$\frac{{U}_{1最大}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A＜0.6A，
所以，當變阻器接入電路的電阻最小，I_最大=0.3A，則串聯電路的總電阻等于各電阻之和，
則最大功率P_最大=UI=6V×0.3A=1.8J；
當變阻器全部接入電路的電阻最大，則R=R₁+R₂=10Ω+50Ω=60Ω；
最小電流I_最小=$\frac{U}{{R}_{\;}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A，最小功率P_最大=UI_最小=6V×0.1A=0.6W；
（1）電流表的示數為0.2A；
（2）滑動變阻器R₂工作100s消耗的電能為80J；
（3）在保證各電路元件安全情況下，滑片P在滑動過程中，電路消耗的功率變化范圍是0.6～1.8W．

點評 本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，關鍵是知道燈泡正常發(fā)光時的電壓和額定電壓相等，容易出錯的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．