Question

12．如圖a所示的電路中，電源電壓保持不變，閉合開關S后，滑動變阻器的滑片P由B端移動到A端時，測得電阻R₁兩端的電壓與通過電阻R₁的電流的變化關系如圖b所示．求下列物理量（寫明計算過程）：
（1）當滑片P移動到B端時電流表的示數(shù)．
（2）電壓表V₂示數(shù)的變化范圍． 
（3）R₁消耗的功率范圍．

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表V₁測R₁兩端的電壓，電壓表V₂測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）當滑片P移動到B端時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，R₁兩端的電壓最小，根據(jù)圖b可知此時電路中的最大電流；
（2）當滑片P在A端時，電路為R₁的簡單電路，V₁測電源的電壓，此時電路中的電流最大，根據(jù)圖象讀出電源的電壓和電路中的最大電流；當滑片P移動到B端時V₂的示數(shù)最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出V₂的最大示數(shù)，然后求出電壓表V₂示數(shù)的變化范圍；
（3）當滑片P移動到B端時R₁消耗的電功率最小，當滑片P移動到A端時R₁消耗的電功率最大，根據(jù)P=UI求出R₁的最小和最大功率，然后得出R₁消耗的功率范圍．

解答 解：由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表V₁測R₁兩端的電壓，電壓表V₂測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）當滑片P在B端時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，R₁兩端的電壓最小，
由圖b可知，此時電路中的電流為I_B=0.5A，R₁兩端的最小電壓U₁=4V；
（2）當滑片P在A端時，電路為R₁的簡單電路，V₁測電源的電壓，此時電路中的電流最大，電壓表V₂的示數(shù)為零，由圖b可知，電源的電壓U=12V，電路中的最大電流I_A=1.5A，
當滑片P移動到B端時V₂的示數(shù)最大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，V₂的最大示數(shù)：U₂=U-U₁=12V-4V=8V，
所以，電壓表V₂示數(shù)的變化范圍為0～8V；
（3）當滑片P移動到B端時，R₁消耗的電功率最小，
則P_1小=U₁I_B=4V×0.5A=2W，
當滑片P移動到A端時，R₁消耗的電功率最大，
則P_1大=UI_A=12V×1.5A=18W，
所以，R₁消耗的功率范圍2W～18W．
答：（1）當滑片P移動到B端時電流表的示數(shù)為0.5A；
（2）電壓表V₂示數(shù)的變化范圍為0～8V；
（3）R₁消耗的功率范圍為2W～18W．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和電功率公式的應用，關鍵是根據(jù)電路的狀態(tài)讀出滑片位于兩端時電路中的電流與電壓．