Question

15．如圖所示的電路中，電源電壓9V保持不變，R₁為定值電阻，滑動變阻器上標有“30Ω，2A”字樣，閉合開關S后，電流表的示數(shù)為0.2A，電壓表的示數(shù)為4V．
（1）求此時滑動變阻器R₂消耗的功率．
（2）現(xiàn)有阻值分別為10Ω和15Ω，的定值電阻，最大阻值分別為20Ω和50Ω的滑動變阻器．
①請選擇定值電阻，滑動變阻器各一個分別替換電路中的R₁和R₂，要求：在移動滑動變阻器滑片P的過程中電流表示數(shù)的變化量最大．
②求出電流表示數(shù)的最大變化量．

Answer 1

分析 由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據(jù)P=UI求出此時滑動變阻器R₂消耗的功率；
（2）①定值電阻越小，滑動變阻器最大阻值越大，移動滑動變阻器滑片時，電路電流變化越大，據(jù)此選擇定值電阻與滑動變阻器的規(guī)格；
②根據(jù)串聯(lián)電路的特點及歐姆定律求出電路的最大與最小電流，最后求出電流的最大變化量．

解答 解：（1）因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U₂=U-U₁=9V-4V=5V，
此時滑動變阻器R₂消耗的功率：
P₂=U₂I=5V×0.2A=1W；
（2）①在電路中，定值電阻越小，滑動變阻器最大阻值越大，移動滑動變阻器滑片時，電路電流變化越大，
則定值電阻阻值為R，定值電阻選10Ω，滑動變阻器最大阻值為50Ω時，電路電流變化最大；
②當滑動變阻器連入電路的電阻為0時，電流表示數(shù)最大，
I_最大=$\frac{U}{{R}_{1}^{′}}$=$\frac{9V}{10Ω}$=0.9A，
當滑動變阻器連入電路的電阻為50Ω時，電流表示數(shù)最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，I_最小=$\frac{U}{{R}_{1}^{′}+{R}_{2}^{′}}$=$\frac{9V}{10Ω+50Ω}$=0.15A，
則電流表示數(shù)的最大變化量：
△I=I_最大-I_最小=0.9A-0.15A=0.75A．
答：（1）此時滑動變阻器R₂消耗的功率為1W；
（2）現(xiàn)有阻值分別為和15Ω的定值電阻，最大阻值分別為20Ω和滑動變阻器．
①選擇10Ω的定值電阻和50Ω的滑動變阻器各一個分別替換電路中的R₁和R₂時，在移動變阻器滑片P的過程中電流表示數(shù)的變化量最大；
②電流表示數(shù)的最大變化量為0.75A．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率公式的靈活應用，關鍵是電流表示數(shù)變化最大時定值電阻和滑動變阻器阻值的確定．