题目内容

在图所示的电路中,电源电压6伏且不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样.闭合电键S、滑片P移到某一位置后,电流表示数为0.4安,电压表示数为2伏.求此时:
(1)滑动变阻器R2连入电路中的电阻值.
(2)定值电阻R1消耗的电功率P1.
(3)现有最大阻值分别为10欧和20欧的两个滑动变阻器,请从中选择一个来替换滑动变阻器R2,要求无论怎样移动滑片P,两个电表均能正常工作,且分别能够达到最大值.
①你选择的是最大电阻为
10
10
欧的滑动变阻器;
②满足上述要求时,请计算当其中一个电表达到最大示数时,另一个电表的示数.
分析:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压.
(1)根据欧姆定律求出此时滑动变阻器R2接入电路的阻值;
(2)根据串联电路的电压特点求出定值电阻R1两端的电压,再根据P=UI求出R1消耗的电功率;
(3)①先根据欧姆定律求出定值电阻R1的阻值,然后根据电源的电压确定电压表的量程,当电压表示数最大时滑动变阻器的电阻丝完全接入电路中,根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据欧姆定律求出电路中的电流和替换后滑动变阻器的最大阻值,进一步判断更换后滑动变阻器的规格;
②根据欧姆定律求出当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时电路中的电流即可得出电流表的最大示数,进一步得出答案.
解答:解:由电路图可知,R1与R2串联,电流表测电路中的电流,电压表测R2两端的电压.
(1)根据欧姆定律可得:
R2=
U2
I
=
2V
0.4A
=5Ω;
(2)∵串联电路中的总电压等于各分电压之和,
∴定值电阻R1两端的电压:
U1=U-U2=6V-2V=4V,
R1消耗的电功率:
P1=U1I=4V×0.4A=1.6W;
(3)①定值电阻R1的阻值:
R1=
U1
I
=
4V
0.4A
=10Ω,
∵题中要求电压表能达到最大值,且电源电压为6V,
∴电压表量程只能为0~3V,
当滑动变阻器两端的电压为3V时,滑动变阻器的电阻丝完全接入电路中,
此时定值电阻R1两端的电压:
U1′=U-U2′=6V-3V=3V,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴电路中的电流:
I′=
U1′
R1
=
3V
10Ω
=0.3A,
滑动变阻器的最大阻值:
R2′=
U2′
I′
=
3V
0.3A
=10Ω,即选最大阻值为10欧的滑动变阻器替换滑动变阻器R2;
②当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的最大电流:
I最大=
U
R1
=
6V
10Ω
=0.6A,
即当电压表的示数为0V时,电流表的示数最大为0.6A.
答:(1)滑动变阻器R2连入电路中的电阻值为5Ω;
(2)定值电阻R1消耗的电功率为1.6W;
(3)①10;
②当电压表的示数为3V最大时,电流表的示数为0.3A;当电流表的最大示数为0.6A时,电压表的示数为0V.
点评:本题综合了欧姆定律、功率的计算及电压表电流表的使用等,单纯的知识点的应用上难度不大,但对学生分析能力及审题能力有较高要求,在平常学习中要注意培养认真审题的能力.
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