解题思路:(1)由电路图可知,电阻R1和滑动变阻器R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流;根据U=IR求出电阻R1两端的电压;根据串联电路电压特点求出滑动变阻器R2两端的电压,根据P=UI求出滑动变阻器R2消耗的电功率.
(2)当电压表量程为0~3V时,根据欧姆定律求出电路中的最大电流,结果小于0.6A此时电流表正常工作,根据欧姆定律求出滑动变阻器的最小值,即可得到滑动变阻器接入电路阻值的范围;当电压表量程为0~15V时,求出此时电流中的最大电流,然后根据电流表的不同量程确定电路的最大电流,以及相应滑动变阻器接入电路阻值的范围.
(1)电阻R1两端的电压为U1=IR1=0.5A×20Ω=10V;
(2)此时滑动变阻器R2消耗的电功率为:
P2=U2I=(U-U1)I=(15V-10V)×0.5A=2.5W;
(3)①当电压表量程为0~3V时,电路中的最大电流为:
I'最大=
U′1
R1=[3V/20Ω]=0.15A,
滑动变阻器的最小值为R2最小=
U−
U′1
I′最大=[15V−3V/0.15A]=80Ω,
所以滑动变阻器连入电路的阻值范围是80~100Ω;
②当电压表量程为0~15V时,电路中的最大电流为:
I最大″=
U″1
R1=[15V/20Ω]=0.75A;
若电流表量程为0~3A:
滑动变阻器连入电路的阻值范围是0~100Ω,
若电流表量程为0~0.6A:
U最大=I最大R1=0.6A×20Ω=12V,
R2最小=
U−U最大
I最大=[3V/0.6A]=5Ω,
滑动变阻器连入电路的阻值范围是5Ω~100Ω.
答:(1)电阻R1两端的电压为10V;
(2)此时滑动变阻器R2消耗的电功率P2为2.5W;
(3)当电压表量程为0~3V时,R2允许连入电路的可能阻值范围为80Ω~100Ω;
当电压表量程为0~15V,电流表量程为0~3A时,滑动变阻器连入电路的阻值范围是0~100Ω;
当电压表量程为0~15V,电流表量程为0~0.6A时,滑动变阻器连入电路的阻值范围是5Ω~100Ω.
点评:
本题考点: 电功率的计算;滑动变阻器的使用;欧姆定律的应用.
考点点评: 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的计算,以及电压表、电流表的正确使用;关键是电路串并联的辨别;难点是两电表正常使用时滑动变阻器接入电路阻值范围的确定,解题时应从电压表着手.