Question

3．如圖所示的電路，電源電壓恒為4.5V，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，定值電阻阻值為5Ω，滑動(dòng)變阻器最大阻值為20Ω．閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 若滑片P向右移動(dòng)，電流表示數(shù)變大
• B． 滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍2.5Ω～～20Ω
• C． 定值電阻的功率變化范圍為0.45W～1.8W
• D． 電壓表與電流表的示數(shù)比值不變

Answer 1

分析 （1）由圖R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)的電路中電流，根據(jù)歐姆定律判斷電流表示數(shù)變化情況；
（2）根據(jù)電表量程，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的取值范圍；
（3）當(dāng)電路中電流最大和最小時(shí)定值電阻功率有最大和最小值，由此根據(jù)電功率公式計(jì)算；
（4）由歐姆定律和電表所測(cè)的電壓、電流值，R_變=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{A}}$，由此分析可得電壓表與電流表的示數(shù)比值變化情況．

解答 解：
A、由圖：R_變與R串聯(lián)在電路中，電流表測(cè)電路中電流．
滑片P向右移動(dòng)，變阻器連入阻值變大，總電路變大，電源電壓不變，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，所以電路中電流變小，即電流表示數(shù)變小，故A錯(cuò)誤；
B、滑片在移動(dòng)過(guò)程中為保證電流表安全，
I=$\frac{U}{R+{R}_{變}}$≤0.6A，
即：$\frac{4.5V}{5Ω+{R}_{變}}$≤0.6A，解得：R_變≥2.5Ω，
為保證電壓表安全：U_V=IR_變≤3V，
即：$\frac{U}{R+{R}_{變}}$×R_變≤3V
所以：$\frac{4.5V}{5Ω+{R}_{變}}$×R_變≤3V，解得：R_變≤10Ω，
所以滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍：2.5Ω～10Ω；故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)P=I²R，當(dāng)電路中電流最大為0.6A時(shí)，定值電阻電功率有最大值：
P_R最大=（0.6A）²×5Ω=1.8W，
根據(jù)P=$\frac{{U}^{2}}{R}$，當(dāng)電壓表示數(shù)最大為3V時(shí)，R兩端電壓最小，此時(shí)定值電阻電功率有最小值，
此時(shí)R兩端電壓U_R=U-U_變=4.5V-3V=1.5V，
P_R最小=$\frac{（1.5V）^{2}}{5Ω}$=0.45W，
故定值電阻的功率變化范圍為0.45W～1.8W，C正確；
D、電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端電壓，電流表測(cè)的電路中電流，所以R_變=$\frac{{U}_{V}}{{I}_{A}}$，移動(dòng)滑片過(guò)程中變阻器連入阻值改變，所以電壓表與電流表的示數(shù)比值也會(huì)發(fā)生變化．故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律和電功率公式的應(yīng)用，難點(diǎn)是正確不超過(guò)電表量程前提下變阻器的取值范圍．