【答案】
分析:由圖可知R
1和滑動(dòng)變阻器R
2串聯(lián),電壓表測量滑動(dòng)變阻器的電壓,電流表測電路中的電流;
(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí),接入電路的電阻變大,根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化,根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化;
(2)當(dāng)電流表示數(shù)為0.4A時(shí),根據(jù)歐姆定律求出R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R
2兩端的電壓,利用P=UI求出滑動(dòng)變阻器R
2消耗的電功率;
(3)由電流表的最大量程可知電路中允許通過的最大電流,此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小,根據(jù)歐姆定律求出電路的電阻,利用電阻的串聯(lián)特點(diǎn)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的最小值,再根據(jù)P=I
2R求出R
1消耗的最大功率;
(4)當(dāng)電壓表的示數(shù)為15V時(shí),滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大,電路中的電流最小,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出電路中的電流、滑動(dòng)變阻器接入電路的最大阻值,再根據(jù)P=UI求出R
1消耗的最小電功率,進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻允許調(diào)節(jié)的范圍和R
1消耗的最大和最小電功率比值.
解答:解:(1)當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向右移動(dòng)時(shí),接入電路的電阻變大,電路的總電阻變大;
根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流變小,即電流表的示數(shù)變;
根據(jù)串聯(lián)電路的電阻分壓特點(diǎn)可知,滑動(dòng)變阻器兩端分得的電壓變大,即電壓表的示數(shù)變大.
(2)當(dāng)電流表示數(shù)I=0.4A時(shí),
R
1兩端的電壓為U
1=IR
1=0.4A×10Ω=4V,
R
2兩端的電壓U
2=U-U
1=18V-4V=14V,
滑動(dòng)變阻器R
2消耗的電功率為P
2=U
2I=14V×0.4A=5.6W.
(3)由題知可知電路中的最大電流應(yīng)為I
最大=0.6A,
即:I
最大=
=
=0.6A,
∴滑動(dòng)變阻器連入電路的最小值R
最小=20Ω,
R
1消耗的最大電功率:P
1最大=I
最大2×R
1=(0.6A)
2×10Ω=3.6W.
(4)為保護(hù)電壓表,滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓為15V,此時(shí)滑動(dòng)變阻器連入的電阻最大,電路中的電流最小,
∵U=U
1′+U
2′,
∴U
1′=U-U
2′=18V-15V=3V,
此時(shí)電路中最小的電流為:
I′=
=
=0.3A,
滑動(dòng)變阻器連入的最大電阻為:
R
最大=
=
=50Ω;
R
1消耗的最小電功率:
P
1最小=U
1′I′=3V×0.3A=0.9W;
由此可知:滑動(dòng)變阻器允許調(diào)節(jié)的范圍為20Ω~50Ω,
R
1消耗的最大和最小電功率比值為P
1最大:P
1最小=3.6W:0.9W=4:1.
故選BCD.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率的計(jì)算,綜合考慮電流表和電壓表的安全使用問題,既不要超過電流表量程,也不要超過電壓表量程.