Question

1．在圖所示的電路中，電源電壓保持不變，電阻R₁的阻值為20歐，滑動變阻器銘牌已模糊不清，只能辨識出標(biāo)有“2A”字樣．電鍵S閉合后，滑片移到某位置時，電流表A的示數(shù)為0.5安，電壓表V₂的示數(shù)為8伏．（電表量程可以改變）．
①求電源電壓U．
②將滑動變阻器滑片P移到某處，發(fā)現(xiàn)電流表A的示數(shù)已達(dá)到某量程的滿刻度，且各元件都能正常工作，求此時滑動變阻器連入電路的阻值．
③現(xiàn)用R₀替換R₁且能使電路中的電流達(dá)到最大，電路各元件都能正常工作，求替換的R₀的最大阻值．

Answer 1

分析 ①分析電路的連接，根據(jù)歐姆定律求出R₁的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求電源電壓；
②根據(jù)歐姆定律判斷電路的最大電流，確定電流表選用的量程，由歐姆定律求出總電阻，
根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R₂；
③根據(jù)變阻器的規(guī)格確定電路中的最大電流，由歐姆定律分析此時變阻器連入電路中的電阻大小，根據(jù)分壓原理確定V₁選用的量程，根據(jù)歐姆定律求的R₀的最大阻值．

解答 解：①電鍵S閉合后，滑片移到某位置時，R₁、R₂串聯(lián)，
電壓表V₂的示數(shù)為8伏，即R₂的電壓，電流表A的示數(shù)為0.5安，
即電路中的電流大小I=0.5A．
根據(jù)歐姆定律，R₁的電壓U₁=R₁I=20×0.5A=10V，
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓U=10V+8V=18V；
②因電壓電壓為18V，電阻R₁的阻值為20歐姆．
根據(jù)歐姆定律，電路中的最大電流為I_大=$\frac{U}{{R}_{1}}=\frac{18V}{20Ω}$=0.9A，
所以電流表不可能選用0-3A，而只能選用0-0.6A，
將滑動變阻器滑片P移到某處，發(fā)現(xiàn)電流表A的示數(shù)已達(dá)到某量程的滿刻度，
即電流I₁=0.6A，根據(jù)歐姆定律，
則電路的總電阻R=$\frac{U}{{I}_{1}}=\frac{18V}{0.6A}$=30Ω，
根據(jù)電阻的串聯(lián)，所以R₂=30Ω-20Ω=10Ω；
③變阻器上標(biāo)有“2A”字樣，說明變阻器允許通過的最大電流為2A，
現(xiàn)用R₀替換R₁且能使電路中的電流達(dá)到最大，電流表應(yīng)改選大量程0-3A，
電路中允許的最大電流為2A，根據(jù)歐姆定律，電路的總電阻最小，
此時變阻器連入電路中的電阻最小，由分壓原理，變阻器分得的電壓最小，
根據(jù)串聯(lián)電壓電壓的規(guī)律，則V₁的示數(shù)最大，
且R₀的阻值越大，電壓表V₁的示數(shù)越大，
所以當(dāng)V₁選用大量程0-15V，此時電壓為U′=15V時，R₀有最大值，
所以，其最大值R₀=$\frac{U′}{I′}=\frac{15V}{2A}$=7.5Ω．
故答案為：①電源電壓U為18V．
②將滑動變阻器滑片P移到某處，發(fā)現(xiàn)電流表A的示數(shù)已達(dá)到某量程的滿刻度，且各元件都能正常工作，此時滑動變阻器連入電路的阻值為10Ω．
③現(xiàn)用R₀替換R₁且能使電路中的電流達(dá)到最大，電路各元件都能正常工作，替換的R₀的最大阻值為7.5Ω．

點(diǎn)評 本題考查串聯(lián)電路規(guī)律及歐姆定律的運(yùn)用，關(guān)鍵是根據(jù)題干正確推理確定符合題意的條件，難度較大．