14.在如圖甲所示的電路中,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器,電源電壓為24V不變,閉合開關(guān)S后,調(diào)節(jié)滑片P從a端移動(dòng)到b端過(guò)程中,電流表示數(shù)I與電壓表示數(shù)U的變化關(guān)系如圖乙所示.求:
(1)定值電阻R0;
(2)電路中電流最小時(shí)電壓表的示數(shù);
(3)若電壓表量程為0~15V,電流表量程為0~3A,為保證電表的安全,滑動(dòng)變阻器連入電路的最大電阻是多少?結(jié)果保留一位小數(shù)).

分析 由電路圖可知,R與R0串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí),電路中的電流最大,根據(jù)圖象讀出電路中的最大電流,根據(jù)歐姆定律即可求出R0的阻值;
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的電流最小,根據(jù)圖象讀出電路中的最小電流,根歐姆定律據(jù)和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)即可求出電壓表的示數(shù);
(3)電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器兩端的電壓,電流表測(cè)量電路總電流,電流表示數(shù)最大為0.6A,電壓表示數(shù)最大為15V,根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的特點(diǎn)分別算出對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)變阻器的阻值.當(dāng)電路中的電流最大時(shí)定值電阻R0消耗的功率最大,根據(jù)P=I2R求出R0消耗的最大功率,當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時(shí)電路中的電流最小,R0消耗的電功率最小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R0兩端的電壓,根據(jù)P=求出R0消耗的最小功率,然后求出定值電阻R0消耗的功率范圍.

解答 解:由電路圖可知,R與R0串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為零時(shí),只有R0串聯(lián)接入電路,電流最大,
由圖象可知,電路中的最大電流I最大=1.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可得:R0=$\frac{U}{{I}_{最大}}$=$\frac{24V}{1.2A}$=20Ω,
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的電流最小,由圖象可知,電路中的最小電流I最小=0.2A,
由I=$\frac{U}{R}$可得:R0兩端的電壓為U0=I最小R0=0.2A×20Ω=4V,
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,電壓表的示數(shù):
UR=U-U0=24V-4V=20V;
(3)當(dāng)電壓表示數(shù)最大為U=15V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大,
此時(shí)R0兩端電壓:
U0=U-Umax=24V-15V=9V,
電路電流為:
I最小=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{9V}{20Ω}$=0.45A,
滑動(dòng)變阻器接入電路的最大電阻:
Rmax=$\frac{{U}_{大}}{I}$=$\frac{15V}{0.45A}$≈33.3Ω.
答:(1)定值電阻R0為20Ω;
(2)電路中電流最小時(shí)電壓表的示數(shù)為20V;
(3)為保證電表的安全,滑動(dòng)變阻器連入電路的最大電阻是33.3Ω.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式、電功公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是從圖象中讀出有用的信息.

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