Question

14．如图所示，电源电压为6V不变，R₁的阻值为10Ω，滑动变阻器R₂的最大阻值为50Ω，电流表的量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，闭合开关S，电压表的示数为2V．
求：
（1）电流表的示数：
（2）滑动变阻器R₂工作100s消耗的电能；
（3）在保证各电路元件安全情况下，滑片P在滑动过程中，电路消耗的功率变化范围．

Answer 1

分析 （1）定值电阻R₁跟滑动变阻器R₂串联，电压表测量R₁两端的电压，根据串联电路的分压原理求出R₁两端的电压，根据欧盟定律可分别计算电路中的电流；
（2）根据W=UIt即可求出消耗的电能；
（3）由于电流表的量程为0-0.6A，电压表量程为0-3V，当电压表的示数最大为3V时，变阻器接入电路的电阻最小，此时电流表的示数达到最大值，根据欧姆定律求出电流；利用P=UI电路消耗最大总功率；
变阻器接入电路的电阻最大，电路中的电流最小，根据串联电路的电阻特点求出总电阻，根据欧姆定律求出电流；利用P=UI电路消耗的最小总功率．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A；
（2）因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
W₂=U₂It=4V×0.2A×100s=80J；
（3）由于电流表的量程为0-0.6A，当电压表的示数最大为3V时，则电流表的示数也达到最大值，
则I_最大=$\frac{{U}_{1最大}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A＜0.6A，
所以，当变阻器接入电路的电阻最小，I_最大=0.3A，则串联电路的总电阻等于各电阻之和，
则最大功率P_最大=UI=6V×0.3A=1.8J；
当变阻器全部接入电路的电阻最大，则R=R₁+R₂=10Ω+50Ω=60Ω；
最小电流I_最小=$\frac{U}{{R}_{\;}}$=$\frac{6V}{60Ω}$=0.1A，最小功率P_最大=UI_最小=6V×0.1A=0.6W；
（1）电流表的示数为0.2A；
（2）滑动变阻器R₂工作100s消耗的电能为80J；
（3）在保证各电路元件安全情况下，滑片P在滑动过程中，电路消耗的功率变化范围是0.6～1.8W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是知道灯泡正常发光时的电压和额定电压相等，容易出错的地方是电路中最大电流的确定，要考虑灯泡的额定电流．