题目内容

17.在如图(a)所示的电路中,电源电压为6伏且保持不变,滑动变阻器R2是规格为“20Ω2A”和“50Ω1.5A”中的一个.

(1)若电阻R1的阻值15欧,求电键闭合后:
①通过R1的电流I1
②电阻R1消耗的电功率P1.
(2)若在电路中正确串联两个电流表,闭合电键后,当变阻器连入电路的阻值为其最大阻值的一半时,电流表示数如图(b)、(c)所示.请通过计算判断所用变阻器的规格,并求出R1可能的阻值.

分析 (1)由电路图可知,R1与R2并联,根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出通过R1的电流,根据P=UI求出电阻R1消耗的电功率;
(2)根据电流表的量程和分度值读出示数,由示数不相等可知两电流表不可能同时位于一个支路或干路,必定一个位于支路、另一个位于干路,根据欧姆定律求出通过滑动变阻器的电流,然后确定出滑动变阻器支路没有电流表,根据并联电路的电流特点可知干路电流大于支路的电流,据此确定干路电流的大小,根据并联电路的电流特点求出通过R1的电流,然后与电流表的示数相比较确定是否可能,然后根据欧姆定律求出R1的阻值.

解答 解:(1)由电路图可知,R1与R2并联,
①因并联电路中各支路电流的电压相等,
所以,通过R1的电流:
I1=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A;
②电阻R1消耗的电功率:
P1=UI1=6V×0.4A=2.4W;
(2)由图b可知,电流表的量程为0~0.6A时示数为0.18A,电流表量程为0~3A时示数为0.9A,
由图c可知,电流表的量程为0~0.6A时示数为0.3A,电流表的量程为0~3A时示数为1.5A,
当变阻器连入电路的阻值为其最大阻值的一半时,通过两滑动变阻器的电流分别为:
I2=$\frac{U}{\frac{{R}_{2}}{2}}$=$\frac{6V}{\frac{20Ω}{2}}$=0.6A或I2=$\frac{U}{\frac{{R}_{2}}{2}}$=$\frac{6V}{\frac{50Ω}{2}}$=0.24A,
据此可知,电流表不可能接在滑动变阻器支路上,应一个串联在R1支路,另一个位于干路,
①若R2的规格为“20Ω2A”,
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,干路电流应大于0.6A,则干路电流可能为0.9A、1.5A,
a.若干路电流I=0.9A,则通过R1的电流I1=I-I2=0.9A-0.6A=0.3A,与另一个电流表的示数相符;
此时R1的阻值R1=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω;
b.若干路电流I=1.5A,则通过R1的电流I1=I-I2=1.5A-0.6A=0.9A,与另一个电流表的示数相符;
此时R1的阻值R1=$\frac{U}{{I}_{1}}$=$\frac{6V}{0.9A}$≈6.7Ω;
②若R2的规格为“50Ω 1.5A”,干路电流应大于0.24A,可能为0.3A、0.9A、1.5A,
a.若干路电流I=0.9A,则通过R1的电流I1=I-I2=0.9A-0.24A=0.66A,与另一个电流表的示数不符;
b.若干路电流I=1.5A,则通过R1的电流I1=I-I2=1.5A-0.24A=1.26A,与另一个电流表的示数不符;
c.若干路电流I=0.3A,则通过R1的电流I1=I-I2=0.3A-0.24A=0.06A,与另一个电流表的示数不符;
答:(1)①通过R1的电流为0.4A;②电阻R1消耗的电功率为2.4W;
(2)变阻器的规格为“20Ω2A”,R1的阻值可能为20Ω、6.7Ω.

点评 本题考查了并联电路的特点和欧姆定律的应用,正确的讨论通过R1电流的可能值是关键.

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