Question

【題目】如圖所示，電源電壓為6V，R1為“40Ω,0．25A”滑動變阻器，R2為“10Ω，0．5A”電阻，電壓表量程為0～3V．圖中虛線框內(nèi)接一只“20Ω，0．4A”電阻R（未畫出）．

已知：①閉合S1和S3，斷開S2時(shí)，調(diào)節(jié)R1使其接入電路的阻值為l0Ω，此時(shí)電路消耗的電功率為1．2W；

②斷開S3，閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R1使其接入電路的阻值為6Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1．0V．

（1）在情形①中，求電路的總阻值；

（2）根據(jù)情形①和②，在圖中虛線框內(nèi)將R連入電路；

（3）當(dāng)閉合所有開關(guān)時(shí)，為保證電路安全，求滑動變阻器R1接入電路的阻值范圍．

Answer 1

【答案】（1）30Ω；（2）虛線框內(nèi)的電路如下圖所示：（3）4Ω~20Ω

【解析】試題分析：（1）根據(jù)公式P=U2/R可得，在情形①中電路的總阻值：R總=U2/P=（6V）2/1．2W=30Ω；（2）由情景①可知，電阻R應(yīng)與滑動變阻器R1串聯(lián)；由情景②可知，電阻R與R1和R2串聯(lián)，所以虛線框內(nèi)的電路如上圖所示；（3）閉合所有開關(guān)時(shí)，R2被短路，電阻R與滑動變阻器R1串聯(lián)，電壓表測R1兩端的電壓；當(dāng)電路中的電流最大時(shí)滑動變阻器接入電路的電阻最小，由于串聯(lián)電路中各處的電流相等，且滑動變阻器允許通過的最大電流為0．25A，電阻R允許通過的最大電流為0．4A，所以電路中的最大電流為0．25A，此時(shí)電路中的總電阻：R總1=U/Imax=6V/0．25A=24Ω；滑動變阻器接入電路中的最小阻值：Rmin=R總1-R=24Ω-20Ω=4Ω；當(dāng)電壓表的示數(shù)U滑=3V時(shí)，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，由于串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以R兩端的電壓：UR=U總-U滑=6V-3V=3V，此時(shí)電路中的電流：Imin=U/R=3V/20Ω=0．15A，滑動變阻器接入電路中的最大阻值：Rmax=U滑/Imin=3V/0．15A=20Ω，故滑動變阻器接入電路的阻值范圍為4Ω~20Ω。