Question

11．如圖所示的電路中，電源電壓為3伏且保持不變，電阻R的阻值為10歐．電流表0～3安量程擋損壞．
（2）求閉合電鍵S后電流表A的示數(shù)．
（2）求電阻R消耗的電功率．
（3）現(xiàn)有“20歐2安”、“5歐3安”的滑動變阻器兩個，請選擇一個接入電路a、b、c、d中的某兩點(diǎn)，要求：電鍵S閉合前、后電流表示數(shù)的變化量△I最大．
選擇：將變阻器20歐2安接入電路中ad兩點(diǎn)間，使變阻器接入電路的電阻值為10歐．
求出：電鍵閉合前、后，電流表示數(shù)的最大變化量△I．

Answer 1

分析 （1）電路中只有一個電阻R，閉合開關(guān)后，可直接利用歐姆定律I=$\frac{U}{R}$來求解；
（2）可通過電功率的計算公式P=UI求解；
（3）電流表歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，則電流表的最大示數(shù)只能為0.6A，原電路中的電流為0.3A，要使電流表的示數(shù)達(dá)到0.6A，則應(yīng)把滑動變阻器與R并聯(lián)，然后利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)求出通過滑動變阻器的電流，利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻，當(dāng)通過電流表的最大電流為0.6A，最小電流為0A時，電流表示數(shù)的變化量最大，因此開關(guān)應(yīng)處在干路上，即變阻器就接在ad 間．

解答 解：（1）根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可知，電流表A的示數(shù)I為：
I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A；
（2）根據(jù)P=UI可知：
P=UI=3V×0.3A=0.9W；
（3）電流表0～3安量程擋損壞，所以通過電流表的電流變化范圍為0～0.6A，即最大電流為0.6A，最小為0A，因此應(yīng)與R串聯(lián)一變阻器，且開關(guān)在干路上（當(dāng)開關(guān)斷開時，電流為0A），如圖所示：S當(dāng)開關(guān)S斷開時，由圖可知，電流表示數(shù)為0；當(dāng)S閉合，當(dāng)A示數(shù)為I=0.6A時電流是最大值，根據(jù)并聯(lián)電路的電流電壓特點(diǎn)：
滑動變動器此時提供的電阻R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{{U}_{總}}{I-{I}_{R}}$=$\frac{3V}{0.6A-0.3A}$=10Ω＞5Ω，
所以應(yīng)選用變阻器“20歐2安“，當(dāng)電流表示數(shù)最大時滑動變阻器提供的電阻是10Ω；
答：（1）閉合電鍵S后電流表A的示數(shù)0.3A；
（2）電阻R消耗的電功率為0.9W；
（3）在電鍵閉合前、后，要使電流表示數(shù)的最大變化量為0.6A，需將變阻器20Ω 2A接入電路中ad兩點(diǎn)間，并且使變阻器接入電路的電阻值為10Ω．

點(diǎn)評 本題要求我們掌握歐姆定律的應(yīng)用、電功率的計算以及利用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)來解決問題，綜合性較強(qiáng)．