(2011•平谷区二模)如图所示的电路中,电源电压U=18V保持不变,R1=10Ω,R2的最大阻值为100Ω,电流表量程

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  • 解题思路:由图可知R1和滑动变阻器R2串联,电压表测量滑动变阻器的电压,电流表测电路中的电流;

    (1)当滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知电路中电流的变化,根据串联电路的电阻分压特点可知滑动变阻器两端的电压变化;

    (2)当电流表示数为0.4A时,根据欧姆定律求出R1两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R2两端的电压,利用P=UI求出滑动变阻器R2消耗的电功率;

    (3)由电流表的最大量程可知电路中允许通过的最大电流,此时滑动变阻器接入电路的电阻最小,根据欧姆定律求出电路的电阻,利用电阻的串联特点求出滑动变阻器接入电路的最小值,再根据P=I2R求出R1消耗的最大功率;

    (4)当电压表的示数为15V时,滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小,根据串联电路的电压特点和欧姆定律求出电路中的电流、滑动变阻器接入电路的最大阻值,再根据P=UI求出R1消耗的最小电功率,进一步得出滑动变阻器接入电路的电阻允许调节的范围和R1消耗的最大和最小电功率比值.

    (1)当滑动变阻器滑片向右移动时,接入电路的电阻变大,电路的总电阻变大;

    根据欧姆定律可知电路中的电流变小,即电流表的示数变小;

    根据串联电路的电阻分压特点可知,滑动变阻器两端分得的电压变大,即电压表的示数变大.

    (2)当电流表示数I=0.4A时,

    R1两端的电压为U1=IR1=0.4A×10Ω=4V,

    R2两端的电压U2=U-U1=18V-4V=14V,

    滑动变阻器R2消耗的电功率为P2=U2I=14V×0.4A=5.6W.

    (3)由题知可知电路中的最大电流应为I最大=0.6A,

    即:I最大=[U

    R1+R2最小=

    18V

    10Ω +R2最小=0.6A,

    ∴滑动变阻器连入电路的最小值R最小=20Ω,

    R1消耗的最大电功率:P1最大=I最大2×R1=(0.6A)2×10Ω=3.6W.

    (4)为保护电压表,滑动变阻器两端的最大电压为15V,此时滑动变阻器连入的电阻最大,电路中的电流最小,

    ∵U=U1′+U2′,

    ∴U1′=U-U2′=18V-15V=3V,

    此时电路中最小的电流为:

    I′=

    U′1

    R1=

    3V/10Ω]=0.3A,

    滑动变阻器连入的最大电阻为:

    R最大=

    U2

    I′=[15V/0.3A]=50Ω;

    R1消耗的最小电功率:

    P1最小=U1′I′=3V×0.3A=0.9W;

    由此可知:滑动变阻器允许调节的范围为20Ω~50Ω,

    R1消耗的最大和最小电功率比值为P1最大:P1最小=3.6W:0.9W=4:1.

    故选BCD.

    点评:

    本题考点: 电功率的计算.

    考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率的计算,综合考虑电流表和电压表的安全使用问题,既不要超过电流表量程,也不要超过电压表量程.