Question

小明同學在做電學實驗時按照如圖的電路將電學器材連接，他使用的電流表量程為“0-0.6A”，電壓表的量程為“0-3V”，電源兩端的電壓為6V且保持不變，電阻R的阻值為10Ω，允許消耗的最大電功率為0.9W．滑動變阻器R₀的最大阻值為20Ω，允許通過的最大電流為0.5A．將開關(guān)S閉合后，要保證電路中各個元件正常工作，通過電阻R的電流最大值為

 

；滑動變阻器接入電路的最小值為

 

；電壓表示數(shù)最大的變化量為

 

；滑動變阻器R₀消耗的最大功率為

 

．

Answer 1

分析：根據(jù)電阻R允許消耗的最大電功率，利用P=I²R的變形式求出通過電阻R的最大電流；根據(jù)歐姆定律求出此時R兩端的電壓和滑動變阻器此時接入電路的最小電阻；當滑動變阻器全部接入電路時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路的最小電流，求出電壓表的示數(shù)，從而得出電壓表示數(shù)最大的變化量；設(shè)出滑動變阻器消耗最大功率時的電阻，根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律，利用P=I²R求出最大功率的表達式，求出最大功率．

解答：解：由電阻R允許消耗的最大電功率為0.9W，
∵P=I²R，
∴通過電阻R的最大電流為I=

P R

=

0.9W 10Ω

=0.3A，即電路中的最大電流為0.3A；
∵I=

U

R

，
∴此時R兩端的電壓為U_R=IR=0.3A×10Ω=3V，
此時滑動變阻器兩端的電壓為U₀=U-U_R=6V-3V=3V，
滑動變阻器接入電路的最小電阻為R₀=

3V

0.3A

=10Ω；
當滑動變阻器電阻全部接入電路時，即R₀′=20Ω，
電路中的電流為I′=

U

R+R0′

=

6V

10Ω+20Ω

=0.2A，
R兩端的電壓為U_R′=I′R=0.2A×10Ω=2V，
所以電壓表示數(shù)最大的變化量為3V-2V=1V；
設(shè)滑動變阻器接入電路的電阻為R₀″時消耗的最大功率，
此時電路中的電流為I″=

U

R+R0″

=

6V

10Ω+R0″

，
滑動變阻器的功率為P=（I″）²R₀″=（

6V

10Ω+R0″

）²R₀″=

36R0″

(R0″)2+20R0″+100

，
當R₀″=10Ω，滑動變阻器的功率最大：P_最大=0.9W．
故答案為：0.3A；10Ω；1V；0.9W．

點評：本題綜合性強、考查的內(nèi)容多，靈活運用串聯(lián)電路的特點、歐姆定律、電功率公式是本題的關(guān)鍵，難點是滑動變阻器最大功率的判斷．