Question

（2012?浦東新區(qū)二模）在如圖所示電路中，電源電壓為18伏，R₁的阻值為4歐，電流表和電壓表均為學(xué)校實(shí)驗(yàn)室常用電表，閉合電鍵后，電流表示數(shù)為1.5安．求：
①電壓表的示數(shù)U₁；
②電路的總功率P；
③現(xiàn)從標(biāo)有“50Ω  1.5A”和“20Ω  2A”的滑動(dòng)變阻器中選擇一個(gè)來替換R₁或R₂，要求：選擇適當(dāng)?shù)牧砍�，閉合電鍵后，移動(dòng)變阻器的滑片，使兩電表都能達(dá)到各自的最大值，且電路能正常工作．
第一，請(qǐng)通過計(jì)算說明被替換的定值電阻是

R₁

（選填“R₁”或“R₂”）．
第二，替換后是否能滿足③的要求，若不能，請(qǐng)說明理由；若能，請(qǐng)寫出選用的滑動(dòng)變阻器，并計(jì)算出滿足③中要求的滑動(dòng)變阻器的使用范圍．

Answer 1

分析：①由電路圖可知，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，R₁、R₂串聯(lián)，電壓表測R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)U=IR求出電壓表的示數(shù)；
②已知電源電壓和電路中的電流，直接利用P=UI求出電路的總功率；
③假如替換R₂，計(jì)算出當(dāng)電流表示數(shù)等于0.6A時(shí)，電壓表的示數(shù)，并與最大電壓比較，即可得出正確結(jié)果；
根據(jù)電流表和電壓表的最大值以及滑動(dòng)變阻器的阻值分別計(jì)算出此時(shí)的電阻即可得出正確結(jié)論．

解答：解：①U₁=I₁R₁=1.5安×4歐=6伏
答：電壓表的示數(shù)為6V；
②P=UI=18伏×1.5安=27瓦
答：電路的總功率為27W．
③R₂=

U2

I

=

18V-6V

1.5A

=8Ω；
第一，若替換R₂，則當(dāng)I=0.6安時(shí)，U₁=2.4伏，不可能能使電壓表達(dá)到滿刻度，不能替換R₂，所以應(yīng)替換R₁．
第二，選用“50Ω  1.5A”
當(dāng)I=0.6安時(shí)，R₁=

U

I

-R₂=

18V

0.6A

-8Ω=22Ω；
當(dāng)U₁=15伏時(shí)，R₁=

U1

U2

R₂=

15V

3V

×8Ω=40Ω；
∴滑動(dòng)變阻器的取值范圍為22歐～40歐．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的計(jì)算，關(guān)鍵計(jì)算電壓表和電流表達(dá)到最大值時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值．