Question

【题目】如图所示，电阻R1的阻值为20欧，滑动变阻器R2标有“20Ω 1A”字样，闭合电键S，将滑动变阻器的滑片P移至最左端，电流表的示数为0.3安，求： ①电源电压；
②移动滑动变阻器的滑片P，当电流表示数为0.2安时，电阻R1消耗的电功率P1；
③现有三个定值电阻，阻值分别为4欧，6欧，12欧，设想从中选择一个电阻来替换R1 ， 要求闭合电键S，在移动滑片p的过程中，两电表指针分别能达到某量程的满刻度，且电路能正常工作．则（a）应选用　6　欧的电阻代替电阻R1；（b）求满足要求滑动变阻器R2的取值范围．

Answer 1

【答案】解：①滑片P移至最左端时，由图可知，只有R1接入电路，因此电源电压为：U=IR1=0.3A×20Ω=6V； ②电流表示数为I=0.2安时，电阻R1消耗的电功率：P1=I2R1=（0.2A）2×20Ω=0.8W；
③电源的电压为6V可知电压表的量程不可能为0～15V，只能选0～3V的量程；电流表也要能达到最大电流，若接4Ω电阻时，
电路中的最大电流I最大= = =1.5A＜3A；
即电路中能达到的最大值只能为0.6A，故电流表量程只能选0～0.6A；
若取4Ω电阻代替R1 ， 根据I= ，电路达到最大电流时，电路中的总电阻R总= = =10Ω；
则滑动变阻器应接入电阻R=10Ω﹣4Ω=6Ω；
则滑动变阻器两端的电压值U1=I大R=0.6A×6Ω=3.6V＞3V，故不能选4Ω的电阻来代替R1 ．
若取12Ω电阻代替R1 ， 则达到最大电流时，总电阻R总=10Ω＜12Ω，故不能选12Ω的电阻来代替R1 ．
所以只能用6Ω电阻代替R1 ， 则达到最大电流时，总电阻R总=10Ω，
滑动变阻器应接入电阻R=10Ω﹣6Ω=4Ω；
则达到最大电压时，电路中的电流为I小= = =0.5A，
滑动变阻器接入电路的最大电阻R大= = =6Ω．
故滑动变阻器的接入范围为4Ω～6Ω．
答：①电源电压为6V；
②当电流表示数为0.2安时电阻R1消耗的电功率为0.8W；
③6；满足题目要求滑动变阻器R2的使用范围为4Ω～6Ω
【解析】①滑动变阻器的滑片P移至最左端时，分析电路连接情况，根据U=IR求电源电压；②根据串联电路的电流特点，利用P=I2R解题；③根据电源的电压为6V可知电压表的量程不可能为0～15V，只能选0～3V的量程；当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，根据I= 计算电路中的最大电流来确定电流表的量程；
【考点精析】本题主要考查了欧姆定律及其应用和电功率的计算公式的相关知识点，需要掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正确解答此题．