如圖所示的電路,電源電壓3V且保持不變.滑動(dòng)變阻器R2標(biāo)有“2A 20Ω”的字樣,電壓表量程為0~3V,電流表量程為0~0.6A,滑動(dòng)變阻器滑片P在最右端時(shí),閉合開關(guān)S,電流表示數(shù)為0.1A.
求:
(1)此時(shí)通過R2的電流大小和滑動(dòng)變阻兩端的電壓;
(2)定值電阻R1的阻值;
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為5Ω時(shí),R1消耗的電功率;
(4)在電路安全的情況下,該電路可接到多大電壓的電路中?

【答案】分析:由電路圖可知,電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)滑動(dòng)變阻器滑片P在最右端時(shí),接入電路中的電阻最大,根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知通過R2的電流,根據(jù)歐姆定律求出滑動(dòng)變阻兩端的電壓;
(2)根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R1兩端的電壓,利用歐姆定律求出定值電阻R1的阻值;
(3)根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律求出當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為5Ω時(shí)電路中的電流,再根據(jù)P=I2R求出R1消耗的電功率;
(4)當(dāng)電流表的示數(shù)為6V時(shí),電壓表的示數(shù)達(dá)到6V已超出電壓表的量程,故電壓表先達(dá)到量程,根據(jù)歐姆定律求出電壓表的示數(shù)為3V時(shí)電路中的電流確定電路中的最大電流,再根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出該電路可接到多大電壓的電路中.
解答:解:由電路圖可知,電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測(cè)R1兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)∵串聯(lián)電路中各處的電流相等,
∴此時(shí)通過R2的電流為0.1A,
根據(jù)歐姆定律可得,滑動(dòng)變阻兩端的電壓:
U2=IR2=0.1A×20Ω=2V;
(2)∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
∴定值電阻R1兩端的電壓:
U1=U-U2=3V-2V=1V,
定值電阻R1的阻值:
R1===10Ω;
(3)∵串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和,
∴當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為5Ω時(shí),電路中的電流:
I===0.2A
R1消耗的電功率:
P1=I2 R1=(0.2A)2×20Ω=0.8W;
(4)電路安全的標(biāo)準(zhǔn)是電壓表不超過3V,電流不超過電流表量程0.6A,
當(dāng)電流表量程0.6A,則R1兩端電壓為U1=IR1=6V,超過電壓表量程,故電壓表先達(dá)到最大量程,
此時(shí)電路中的電流:
I===0.3A,
當(dāng)電路中的電流為0.3A且滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最大時(shí),電路中的總電壓最大,
Umax=I(R1+R2)=0.3A×(10Ω+20Ω)=9V.
答:(1)此時(shí)通過R2的電流為0.1A,滑動(dòng)變阻兩端的電壓為2V;
(2)定值電阻R1的阻值為10Ω;
(3)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為5Ω時(shí),R1消耗的電功率為0.8W;
(4)在電路安全的情況下,該電路可接到9V電壓的電路中.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是電路中最大電流的判斷,要知道電路中的電流最大且總電阻最大時(shí)、電路中的總電壓最大.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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V,滑動(dòng)變阻器的最大阻值為
 
Ω.

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物理量 表達(dá)式或計(jì)算過程
示例 L1兩端的電壓U1 U1=U=3V
1
L1的電阻R1
L1的電阻R1
R1=
U
I1
=
3V
0.5A
=6Ω
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U
I1
=
3V
0.5A
=6Ω
2
通過L2的電流I2
通過L2的電流I2
I2=I-I1=1.5A-0.5A=1A
I2=I-I1=1.5A-0.5A=1A
3
燈泡L1的電功率P1
燈泡L1的電功率P1
P1=UI1=3V×0.5A=1.5W
P1=UI1=3V×0.5A=1.5W
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