Question

20．如圖所示，電源電壓為4.5V，R₁阻值為5Ω，滑動變阻器R₂最大阻值為20Ω，電流表量程為0-0.6A，電壓表量程為0-3V
（1）當(dāng)電壓表為3V時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值；
（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.6A時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值；
（3）為了電路所有原件能正常工作，滑動變阻器的調(diào)節(jié)范圍是多少？
（4）正常工作時(shí)整個(gè)電路消耗的最大功率．

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出電路中的電流，再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的阻值；
（2）根據(jù)歐姆定律求出當(dāng)電流表讀數(shù)為0.6A時(shí)電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動變阻器接入電路的阻值；
（3）電壓表的示數(shù)最大時(shí)變阻器接入電路中的電阻最大，電流表的示數(shù)最大時(shí)變阻器接入電路中的電阻最小，然后得出滑動變阻器的調(diào)節(jié)范圍；
（4）電路中的電流最大時(shí)，整個(gè)電路消耗的功率最大，根據(jù)P=UI求出電路中的最大功率．

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₁兩端的電壓：
U₁=U-U₂=4.5V-3V=1.5V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{5Ω}$=0.3A，
滑動變阻器接入電路的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.6A時(shí)，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{I′}$=$\frac{4.5V}{0.6A}$=7.5Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動變阻器接入電路的阻值：
R₂′=R-R₁=7.5Ω-5Ω=2.5Ω；
（3）當(dāng)電壓表的示數(shù)為3V時(shí)，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，最大為10Ω，
當(dāng)電流表讀數(shù)為0.6A時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值最小，最小為2.5Ω，
所以，滑動變阻器的調(diào)節(jié)范圍是2.5Ω～10Ω；
（4）當(dāng)電路中的電流I′=0.6A時(shí)，整個(gè)電路消耗的功率最大，
則P=UI′=4.5V×0.6A=2.7W．
答：（1）當(dāng)電壓表為3V時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值為10Ω；
（2）當(dāng)電流表讀數(shù)為0.6A時(shí)，滑動變阻器接入電路的阻值為2.5Ω；
（3）為了電路所有原件能正常工作，滑動變阻器的調(diào)節(jié)范圍是2.5Ω～10Ω；
（4）正常工作時(shí)整個(gè)電路消耗的最大功率為2.7W．

點(diǎn)評 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是滑動變阻器接入電路中最大和最小阻值的確定．