如图所示是一个暗盒,盒内有一个电池组(已知电压为6伏特)、两个阻值分别为R1和R2的电阻和若干导线组成的电路.盒内电路分

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  • 解题思路:(1)电流表接在A、B之间,示数为2A,假设为图甲;电流表接在A、C之间,示数为1A,假设为图乙;综合甲、乙两图.得到丙图.导线连接A、B,电流表接在B、C两端,R1与R2并联,电流表测R2支路电流,如图丁;假设与题意相符,暗箱内部连接如图丙,根据R=[U/I],求出R1和R2的阻值.

    (2)导线连接B、C,电流表接在A、B之间,电流表测R1与R2干路电流,如图戊;根据并联电路电流特点求出电流表示数.

    (3)B、C间最大电阻为9Ω电阻R3,R1与R3的上半部串联,R2与R3的下半部串联,然后两个串联的部分又并联,在并联电路中,当两个并联电路电阻相等时,并联电路的总电阻最大,电路中的电流最小.当并联电路中的一条支路上的电阻最小时,并联电路的总电阻最小,电路电流最大.由此可求安培表示数的变化范围.电路电流最小,电路总功率最小.

    (1)经分析,暗箱内部连接如丙图,

    R1=[U

    I1=

    6V/2A]=3Ω,R2=[U

    I2=

    6V/1A]=6Ω.

    (2)电路连接如图戊,R1和R2并联,电流表测量干路电流,

    I=I1+I2=2A+1A=3A.

    (3)在B、C之间接一个最大电阻为9欧姆的滑动变阻器R3,再用安培表连接A端和滑动变阻器的滑片P,如图所示:

    R=R1+R2+R3=3Ω+6Ω+9Ω=18Ω.

    两个支路的电阻之和一定,当滑片移动在某处时,使各支路电阻之和相等,且每条支路电阻R′各为9Ω,

    并联电路的总电阻最大为R=[R′/2]=[9Ω/2]=4.5Ω,

    干路电路I最小=[U

    R并=

    6V/4.5Ω]=[4/3]A≈1.33A;

    当并联电路中的一条支路上的电阻最小时,因R1<R2,即R2和R3串联后再与R1并联,电路的总电阻最小,电路电流最大.

    电路的总电阻R′=

    R1(R2+R3)

    R1+(R1+R3) =

    3Ω×(6Ω+9Ω)

    3Ω+(6Ω+9Ω)=2.5Ω,

    干路中的电流I最大=[U

    R′并=

    6V/2.5Ω]=2.4A;

    所以电流表示数变化范围是1.33A~2.4A.

    电源的最小输出功率P最小=UI最小=6V×[4/3]A=8W.

    答:(1)电路图如图丙所示;

    (2)用导线将B、C连接起来后,再用电流表测量A、B间的电流,它的读数是3A;

    (3)电流表示数变化范围是1.33A~2.4A,电源最小输出功率是8W.

    点评:

    本题考点: 串、并联电路的设计;欧姆定律的应用;电阻的串联;电阻的并联;电功率的计算.

    考点点评: (1)对于暗箱问题,首先根据已知条件,进行假设,在假设条件下,计算结果与已知条件相符,假设正确,否则假设错误.

    (2)电阻并联时,两个支路的总电阻一定时,当并联两个支路的电阻相等时,并联的总电阻最大;并联电路中的一条支路上的电阻最小时,电路的总电阻最小.