Question

16．如圖（a）所示電路中，電源電壓不變，電阻R₁的阻值為12歐．閉合電鍵S，電流表A₁的示數(shù)如圖（b）所示
（1）求電源的電壓U．
（2）求R₁消耗的電功率P₁．
（3）現(xiàn)從標(biāo)有“5Ω2A”、“50Ω1.5A”、“100Ω1A”字樣的滑動變阻器中選擇一個，將其與另一個電流表A₂（規(guī)格同A₁）串聯(lián)后，與電路a、b、c中的某兩點相連，合理選擇A₁、A₂的量程，重新閉合電鍵并移動變阻器的滑片．
（a）為使A₁、A₂的指針偏離零刻度的角度相同，可選用標(biāo)有“50Ω 1.5A”和“100Ω 1A”字樣的變阻器與ab或ac兩點相連．（將符合要求的情況填寫完整）
（b）為使A₂表示數(shù)的變化量達(dá)到最大，應(yīng)選用標(biāo)有50Ω 1.5A字樣的變阻器，并計算出該最大變化量△I₂．

Answer 1

分析 （1）已知電阻R₁的阻值和通過的電流，根據(jù)U=IR求出R₁兩端的電壓，而電源電壓等于R₁兩端的電壓；
（2）利用P=UI求出電功率P₁．
（3）（a）已知滑動變阻器與電流表A₂（規(guī)格同A₁）串聯(lián)后，與電路a、b、c中的某兩點相連，由于若連在b、c兩端則會對滑動變阻器與電流表A₂短路，所以只能并聯(lián)在ab或ac之間；為使A₁、A₂的指針偏離零刻度的角度相同，則根據(jù)電流表測量的電流判斷出滑動變阻器通過的電流，據(jù)此利用歐姆定律啦求出變阻器連入的阻值，然后與變阻器的規(guī)格比較即可；
（b）由于滑動變阻器與電流表A₂（規(guī)格同A₁）串聯(lián)后兩端的電壓為電源電壓，則根據(jù)每個變阻器的規(guī)格分別判斷出最大電流值，利用歐姆定律求出最小值，最后即可判斷出最大變化量△I₂．

解答 解：（1）由圖可知電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則電流I=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$得：電源電壓U=U₁=I₁R₁=0.5A×12Ω=6V．
（2）電功率P₁=U₁I₁=12Ω=6V×0.5A=3W．
（3）（a）已知滑動變阻器與電流表A₂（規(guī)格同A₁）串聯(lián)后，與電路a、b、c中的某兩點相連，由于若連在b、c兩端則會對滑動變阻器與電流表A₂短路，所以只能并聯(lián)在ab或ac之間；
若并聯(lián)在ab之間，則A₁測量干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點可知A₁的示數(shù)一定大于A₂的示數(shù)；為使A₁、A₂的指針偏離零刻度的角度相同，所以A₁的量程選0～3A，A₂的量程選0～0.6A，
則根據(jù)A₁、A₂的指針偏離零刻度的角度相同可知I=5I₂，
由并聯(lián)電路干路電流等于個支路電流之和可得：I=I₁+I₂，即：5I₂=0.5A+I₂，所以，I₂=0.125A，
由I=$\frac{U}{R}$得：R₂=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{6V}{0.125A}$=48Ω，
由于5Ω＜R₂＜50Ω，所以標(biāo)有“50Ω1.5A”和“100Ω1A”字樣的滑動變阻器都可以；
若并聯(lián)在ac之間，則A₁只測量R₁的電流I₁=0.5A不變，為使A₁、A₂的指針偏離零刻度的角度相同，所以A₂的量程與A₁的量程相同，選0～0.6A即可；
則此時I₂′=I₁=0.5A，
由I=$\frac{U}{R}$得：R₂′=$\frac{U}{{I}_{2}′}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
由于5Ω＜R₂′＜50Ω，所以標(biāo)有“50Ω  1.5A”和“100Ω  1A”字樣的滑動變阻器都可以．
（b）由于滑動變阻器與電流表A₂（規(guī)格同A₁）串聯(lián)后兩端的電壓為電源電壓，
則根據(jù)變阻器的規(guī)格可知電流表A₂最大電流值分別為2A、1.5A、1A；
由I=$\frac{U}{R}$得：通過變阻器的電流最小值分別為1.2A、0.12A、0.06A；
則變化量△I₂分別為0.8A、1.38A、0.94A；
所以，應(yīng)選用標(biāo)有“50Ω  1.5A”字樣的變阻器A₂表示數(shù)的變化量達(dá)到最大，該最大變化量△I₂=1.38A．
答：（1）電源的電壓U=6V．
（2）求R₁消耗的電功率P₁=3W．
（3）“50Ω  1.5A”和“100Ω  1A”；ab或ac；
（4）“50Ω  1.5A”；該最大變化量△I₂=1.38A．

點評 本題考查并聯(lián)電路的電壓規(guī)律以及歐姆定律的靈活應(yīng)用，是一道較復(fù)雜的計算題，但難度不大．