Question

在圖（a）所示的電路中，電源電壓為12伏且不變．電阻R₁的阻值為30歐，滑動(dòng)變阻器R₂上標(biāo)有“50Ω  1A”字樣．閉合電鍵S，電路正常工作．
①求通過(guò)電阻R₁的電流．
②求變阻器R₂消耗的最大功率．
③現(xiàn)用定值電阻來(lái)替換電阻R₁．要求：選擇合適的電表量程，閉合電鍵，移動(dòng)變阻器滑片P，能使電流表A₁與A₂的指針偏離零刻度線的角度恰好相同，如圖（b）所示，且電路能正常工作．
Ⅰ選用阻值為10歐的定值電阻______滿足上述要求（選填“能”或“不能”）．
Ⅱ求出符合上述要求的定值電阻的阻值范圍．（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

【答案】分析：①已知電阻R₁的阻值及電阻兩端的電壓，由歐姆定律可求出通過(guò)電阻R₁的電流；
②滑動(dòng)變阻器兩端的電壓一定，當(dāng)流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大，由P=UI可求出滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率；
③Ⅰ、電流表A₁測(cè)干路電流，電流表A₂測(cè)流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流，求出流過(guò)兩電阻的電流，根據(jù)兩電流的大小，判斷能否符合要求；
Ⅱ、根據(jù)兩電表測(cè)量的電流，根據(jù)歐姆定律及并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出電阻的范圍．
解答：解：①流過(guò)電阻R₁的電流I₁====0.4A；
答：通過(guò)電阻R₁的電流是0.4A．
②變阻器R₂消耗的最大功率P_2最大=U₂I_2最大=UI_2最大=12V×1A=12W；
答：變阻器R₂消耗的最大功率是12W．
③Ⅰ選用阻值為10歐的定值電阻，則I₁===1.2A，
當(dāng)I₂=0.3A，A₁應(yīng)取0～3安量程，A₂應(yīng)取0～0.6安量程，兩電表指針偏轉(zhuǎn)角度相等，能滿足題目要求．
Ⅱ由于I₁′＞I₂′，所以當(dāng)電流表A₁與A₂的指針偏離零刻度線的角度恰好相同時(shí)，
A₁應(yīng)取0～3安量程，A₂應(yīng)取0～0.6安量程；
I_1最大=I_最大-I_2最大=3A-0.6A=2.4A，
R_1最小===5Ω；
I_2最小===0.24A；
I_最小=5I_2最小=5×0.24A=1.2A；
I_1最小=I_最小-I_2最小=1.2A-0.24A=0.96A；
R_1最大===12.5Ω．
答：Ⅰ能；Ⅱ定值電阻的阻值范圍是5Ω≤R≤12.5Ω．
點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了歐姆定律的應(yīng)用，第③問(wèn)有難度；解題時(shí)，要注意兩電流表的量程，熟練應(yīng)用并聯(lián)電路的特點(diǎn)及歐姆定律是正確解題的前提與基礎(chǔ)．