(2009?青浦區(qū)二模)在圖所示的電路中,電源電壓為7.5V且不變,R1的電阻值為10歐,滑動變阻器R2上標有“20Ω 2A”字樣,閉合電鍵S后,電壓表的示數(shù)為2.5V.求:
(1)滑動變阻器R2連入電路的阻值.
(2)電阻R1消耗的電功率P1
(3)如果電路中電壓表、電流表都使用小量程,為了不損壞電壓表、電流表,保證電路正常工作,變阻器R2連入電路的阻值范圍.
分析:由電路圖可知,R1、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)根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R1兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流、求出滑動變阻器連入電路的阻值;
根據(jù)P=UI求出電阻R1消耗的電功率.
(2)電壓表、電流表都使用小量程,根據(jù)保護電路的原則可知,電路中的最大電流為0.6A,根據(jù)歐姆定律求出R1兩端的電壓,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最小值;當電壓表的示數(shù)為3V時滑動變阻器接入電路的電阻最大,根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R1兩端的電壓,根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流,再根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器接入電路的最大阻值,從而可知變阻器R2連入電路的阻值范圍.
解答:解:(1)∵R1、R2串聯(lián)
∴R1兩端的電壓U1=U-U2=7.5V-2.5V=5V,
電路中的電流I=I2=I1=
U1
R1
=
5V
10Ω
=0.5A,
滑動變阻器連入電路的阻值R2=
U2
I2
=
2.5V
0.5A
=5Ω;
(2)電阻R1消耗的電功率P1=U1I1=5V×0.5A=2.5W;
(3)當電路中的最大電流I最大=0.6A時,
電阻R1兩端的電壓U1′=I最大R1=0.6A×10Ω=6V,
滑動變阻器兩端的電壓U2′=U-U1′=7.5V-6V=1.5V,
滑動變阻器接入電路的最小值R2最小=
U
2
I2
=
1.5V
0.6A
=2.5Ω;
當電壓表的示數(shù)U2″=3V時,
電阻R1兩端的電壓U1″=U-U2″=7.5V-3V=4.5V,
電路的電流I″=I1″=
U
1
R1
=
4.5V
10Ω
=0.45A,
動變阻器接入電路的最大值R2最大=
U
2
I
=
3V
0.45A
≈6.67Ω;
所以變阻器阻值范圍為:2.5Ω~6.67Ω.
答:(1)滑動變阻器R2連入電路的阻值為5Ω;
(2)電阻R1消耗的電功率為2.5W;
(3)變阻器R2連入電路的阻值范圍為2.5Ω~6.67Ω.
點評:對于電流表和電壓表在同一個電路中,使其中一個滿量程工作,要保證另一個的安全使用,不要顧此失彼,這是學(xué)生最容易出錯的地方.
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