Question

14．如圖所示，電源電壓為6V不變，R₁的阻值為10Ω，滑動(dòng)變阻器R₂的最大阻值為50Ω，電流表的量程為0-0.6A，電壓表量程為0-3V，閉合開關(guān)S，電壓表的示數(shù)為2V．
求：
（1）電流表的示數(shù)：
（2）滑動(dòng)變阻器R₂工作100s消耗的電能；
（3）在保證各電路元件安全情況下，滑片P在滑動(dòng)過程中，電路消耗的功率變化范圍．

Answer 1

分析 （1）定值電阻R₁跟滑動(dòng)變阻器R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)量R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理求出R₁兩端的電壓，根據(jù)歐盟定律可分別計(jì)算電路中的電流；
（2）根據(jù)W=UIt即可求出消耗的電能；
（3）由于電流表的量程為0-0.6A，電壓表量程為0-3V，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，變阻器接入電路的電阻最小，此時(shí)電流表的示數(shù)達(dá)到最大值，根據(jù)歐姆定律求出電流；利用P=UI電路消耗最大總功率；
變阻器接入電路的電阻最大，電路中的電流最小，根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)求出總電阻，根據(jù)歐姆定律求出電流；利用P=UI電路消耗的最小總功率．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{2V}{10Ω}$=0.2A；
（2）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，U₂=U-U₁=6V-2V=4V，
W₂=U₂It=4V×0.2A×100s=80J；
（3）由于電流表的量程為0-0.6A，當(dāng)電壓表的示數(shù)最大為3V時(shí)，則電流表的示數(shù)也達(dá)到最大值，
則I_最大=$\frac{{U}_{1最大}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A＜0.6A，
所以，當(dāng)變阻器接入電路的電阻最小，I_最大=0.3A，則串聯(lián)電路的總電阻等于各電阻之和，
則最大功率P_最大=UI=6V×0.3A=1.8J；
當(dāng)變阻器全部接入電路的電阻最大，則R=R₁+R₂=10Ω+50Ω=60Ω；
最小電流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）電流表的示數(shù)為0.2A；
（2）滑動(dòng)變阻器R₂工作100s消耗的電能為80J；
（3）在保證各電路元件安全情況下，滑片P在滑動(dòng)過程中，電路消耗的功率變化范圍是0.6～1.8W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和額定電壓相等，容易出錯(cuò)的地方是電路中最大電流的確定，要考慮燈泡的額定電流．