Question

17．在圖1所示的電路中，電阻R₁為40歐，滑動(dòng)變阻器R₂上標(biāo)有“20Ω  3A”字樣．現(xiàn)有電壓為6伏的電源一個(gè)，表盤如圖2（a）、（b）所示的電流表、電壓表各一個(gè)，開關(guān)一個(gè)．

（1）若在AB間接入電源，CD間接入電壓表，EF間接入開關(guān)．閉合開關(guān)后，滑片在某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2伏．求：①通過電阻R₁的電流I₁=0.1安；②滑片在此位置時(shí)，10秒內(nèi)變阻器R₂消耗的電功W₂=2焦．
（2）請(qǐng)選擇一個(gè)電表，將電源、開關(guān)和所選擇的電表分別接入AB、CD、EF間．要求選擇合適的電表量程，移動(dòng)滑片P的過程中，電路各元件能正常工作，且所選電表指針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度最大．
①應(yīng)在AB間接入開關(guān)，EF間接入電流表．
②所選電表的示數(shù)變化范圍是0.3A～3A．

Answer 1

分析 （1）在AB間接入電源，CD間接入電壓表，EF間接入電鍵，閉合電鍵后，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓；
①根據(jù)并聯(lián)電路的電壓求出R₁兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出通過電阻R₁的電流；
②根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和W=UIt求出10秒內(nèi)變阻器R₂消耗的電功；
（2）①選取的電表為電壓表示數(shù)，位置不能放到AB、EF之間，否則會(huì)造成兩用電器不能同時(shí)正常工作，若電壓表再CD間，根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為2V時(shí)接入電路中的電阻為20Ω，電壓表的示數(shù)不能達(dá)到滿量程，故選取的電表應(yīng)為電流表；電流表和電鍵不可能位于CD間，否則兩用電器不可能同時(shí)工作，則CD應(yīng)為電源，電流表不能位于AB間，否則電流表的示數(shù)不變，據(jù)此進(jìn)行解答；
②根據(jù)滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流確定電流表的量程，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出通過滑動(dòng)變阻器的最小電流，進(jìn)一步得出電流表示數(shù)的變化范圍．

解答 解：（1）①在AB間接入電源，CD間接入電壓表，EF間接入電鍵，閉合電鍵后，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓，
①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=6V-2V=4V，
則通過電阻R₁的電流：
I₁=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$$\frac{4V}{40Ω}$=0.1A；
②電壓表測(cè)變阻器的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電流規(guī)律，滑片在此位置時(shí)，
10秒內(nèi)變阻器R₂消耗的電功：W₂=U₂It=2V×0.1A×10s=2J；
（3）①選取的電表為電壓表，位置不能放到AB、EF之間，否則會(huì)造成兩用電器不能同時(shí)正常工作，
若電壓表在CD間，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2V時(shí)，接入電路中的電阻R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.1A}$=20Ω，
電壓表的示數(shù)不能達(dá)到滿量程，故選取的電表應(yīng)為電流表；
電流表和開關(guān)不可能位于CD間，否則兩用電器不可能同時(shí)工作，則CD應(yīng)為電源，
電流表不能位于AB間，否則電流表的示數(shù)不變，
綜上可知，應(yīng)在AB間接入開關(guān)，CD間接入電源，EF間接入電流表；
②由滑動(dòng)變阻器的銘牌可知，允許通過的最大電流為3A，
要使所選電流表指針轉(zhuǎn)動(dòng)的角度最大，則電流表的量程選0～3A，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電流表的示數(shù)最小，
因R₁與R₂并聯(lián)，且并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
所以，通過滑動(dòng)變阻器的最小電流：
I_2min=$\frac{U}{{R}_{2max}}$=$\frac{6V}{20Ω}$=0.3A，
電流表的最大示數(shù)I_2max=3A，
則電流表的示數(shù)變化范圍是0.3A～3A．
答：（1）①0.1；②2；
（2）①開關(guān)；電流表；
②所選電表的示數(shù)變化范圍為0.3A～3A．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功公式的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是判斷出所選電表的類型和電路元件對(duì)應(yīng)的位置．