在图 (a)所示的电路中,电源电压为22伏且保持不变,滑动变阻器R2上标有“50Ω 2A”字样.闭合电键S后,

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  • 解题思路:(1)由电路图可知,R1、R2串联,电压表测R2两端的电压,电流表测电路中的电流;根据P=UI求出此时变阻器R2消耗的电功率;根据串联电路的电压特点求出R1两端的电压,根据欧姆定律求出R1的阻值.

    (2)第一、选择不同的电表量程,移动变阻器的滑片P,都能使电压表V的指针处于图(b)所示位置,也就是说R2的电压能取到2V或10V,根据欧姆定律表示出电路中的电流,利用电路中的电流要不大于2A得出不等式即可求出R0的最小值;根据串联电路的分压特点可知,当滑动变阻器接入电路的电阻最大时滑动变阻器分得的电压最大,最大不应小于10V,根据欧姆定律得出不等式即可求出R0的取值范围;

    第二、当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,此时要考虑电压表的量程,然后根据串联电路的特点和欧姆定律求出各自电流表示数的最小值.

    ①时变阻器R2消耗的电功率为:

    P2=U2I=6V×0.4A=2.4W;

    ②R1两端的电压:

    U1=U-U2=22V-6V=16V,

    R1的阻值R1=

    U1

    I=[16V/0.4A]=40Ω;

    ③第一:选择量程3V时,要求变阻器至少可以分担到2V的电压,选择15V量程时,要求变阻器至少可以分担10V电压,同时,变阻器正常工作,要求电流要不大于2A,则

    [U−2V

    R0≤2A,即R0

    22V−2V/2A]=10Ω

    [U−10V

    R0≤2,即R0

    22V−10V/2A]=6Ω

    综上知R0≥10Ω,

    由于变阻器最大值为50Ω,根据串联电路的分压特点可知,当变阻器接入电路的电阻最大时,分得的电压最大,则

    R2

    R0+R2≥10V,即22V×[50Ω

    50Ω+R0≥10V,

    解得R0≤60Ω,

    所以R0的取值范围为:10Ω≤R0≤60Ω,;

    第二:若定值电阻R0=10Ω,当R2=50Ω时,

    滑动变阻器分得的电压U′=

    50Ω/10Ω+50Ω]×22V≈18.3V>15V,

    所以,当电压表的示数为15V时,电路中的电流最小,

    Imin=

    U−U滑

    R0=[22V−15V/10Ω]=0.7A;

    若定值电阻R0′=60Ω,当R2=50Ω时电路中的最小电流,

    I最小=[U

    R0+R2=

    22V/60Ω+50Ω]=0.2A.

    答:①此时变阻器R2消耗的电功率为2.4W.

    ②定值电阻R1的阻值为40Ω.

    ③第一:10;60.

    第二:在两种情况下各自电流表示数的最小值分别为0.7A、0.2A.

    点评:

    本题考点: 电功率的计算;电压表的读数方法;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、电功率的计算,关键是公式及其变形式的灵活应用,难点是定值电阻R0来替换电阻R1时最大和最小值的判断,是一道难度较大的习题.