Question

20．在圖（a）所示電路中，電源電壓4.5伏保持不變，變阻器上標(biāo)有“10Ω 2A”字樣．閉合電鍵S后，電流表和電壓表指針的位置分別如圖（b）所示．

（1）電流表示數(shù)為0.4安，電壓表示數(shù)為2.1伏，求變阻器R₂的電功率．
（2）求電阻R₁的阻值．
（3）在電路安全工作前提下，移動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)電表示數(shù)無(wú)法達(dá)到所選量程的最大值．請(qǐng)判斷：是電壓表無(wú)法達(dá)到最大值，通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表電壓表所用的量程，明確最小分度，讀出示數(shù)，由P=UI解題；
（2）分析電路，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，利用R=$\frac{U}{I}$求解；
（3）根據(jù)電流表和電壓表量程，分析當(dāng)其中一只電表的示數(shù)最大時(shí)，另一只電表的示數(shù)，據(jù)此進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）由a圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端電壓，
由圖可知，電流表所用0～0.6A量程，最小分度為0.02A，可讀出示數(shù)I=0.4A；
電壓表量程為0～3V，最小分度0.1V，可讀出示數(shù)U₂=2.1V；
電阻R₂的功率P₂=U₂I=2.1V×0.4A=0.84W；
（2）R₁兩端電壓：U₁=U-U₂=4.5V-2.1V=2.4V；
R₁電阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2.4V}{0.4A}$=6Ω；
（3）若電流表示數(shù)為最大值I_大=0.6A；電壓表示數(shù)U'=U-U₁=U-I_大R₁=4.5V-0.6A×6Ω=0.9V，
R₂接入電路阻值：R'₂=$\frac{U'}{{I}_{大}}$=$\frac{0.9V}{0.6A}$=1.5Ω＜10Ω，故電流表的示數(shù)可達(dá)到最大值；
若電壓表示數(shù)為最大值U_大=3V，則R1兩端電壓：U'₁=4.5V-3V=1.5V
電路電流為：I'=$\frac{U{'}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.5V}{6Ω}$=0.25A；
R₂接入電路中的電阻值：R''₂=$\frac{{U}_{大}}{I'}$=$\frac{3V}{0.25A}$=12Ω＞10Ω，故電壓表的示數(shù)達(dá)不到最大值；
答：（1）電流表示數(shù)為0.4A安，電壓表示數(shù)為2.1伏，變阻器R₂的電功率為0.84W；
（2）電阻R₁的阻值為6Ω；
（3）在電路安全工作前提下，移動(dòng)變阻器滑片P，電壓表無(wú)法達(dá)到最大值．

點(diǎn)評(píng) 本題考查的是串聯(lián)電路的有關(guān)計(jì)算，要對(duì)電流表電壓表正確讀數(shù)，掌握歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用．