Question

12．如圖所示，電源電壓保持6V不變，電流表的量程為0-0.6A，電壓表的量程為0-3V，定值電阻R₁的規格為“10Ω 0.5A”，滑動變阻器R₂的規格為“20Ω　1A”．閉合開關，為了保證電路的安全，在變阻器的滑片P移動的過程中，變阻器R₂接入電路的阻值變化范圍為2Ω-10Ω，電路消耗總功率變化范圍為1.8W-3W．

Answer 1

分析 （1）分析電路的連接，根據電流表的量程為0-0.6A、定值電阻R₁的規格為“10Ω 0.5A和滑動變阻器R₂的規格為“20Ω　1A”，根據串聯電路電流的規律，確定電路中的最大電流，根據歐姆定律救濟電路中的最小電阻，由電阻的串聯得出變阻器連入電路中的最小電阻；
根據P=UI求出此時電路的最大功率；
（2）變阻器連入電路中的電阻越大，電路中的電流越小；
根據分壓原理，當電壓表示數為最大3V時，變阻器連入電路中的電阻最大，根據串聯電路電壓的規律求出定值電阻分得的電壓，根據分壓原理，得出變阻器連入電路中的最大電阻，根據電阻的串聯，求出此時電路的最大總電阻；
根據P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求電路的最小電功率．

解答 解：（1）原電路中，R₁與變阻器滑片以左（Pb部分）部分電阻絲串聯，電壓表測變阻器Pb部分的電壓，電流表測電路中的電流；
電流表的量程為0-0.6A，定值電阻R₁的規格為“10Ω 0.5A，滑動變阻器R₂的規格為“20Ω　1A”，根據串聯電路電流的規律，電路中的最大電流：
I_大=0.5A，根據歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，電路中的最小電阻：
R_小=$\frac{U}{{I}_{大}}=\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，根據電阻的串聯，變阻器連入電路中的最小電阻為：
R_滑小=R_小-R₁=12Ω-10Ω=2Ω；
此時電路的最大功率：
P_大=UI_大=6V×0.5A=3W；
（2）變阻器連入電路中的電阻越大，電路中的電流越小；
根據分壓原理，因電表表量程為0-3V，故當電壓表示數為最大3V時，變阻器連入電路中的電阻最大，根據串聯電路電壓的規律，定值電阻分得的電壓：
U₁=U-U_表=6V-3V=3V，
即變阻器的電壓與定值電阻的電壓之比為$\frac{3V}{3V}$=$\frac{1}{1}$，
根據分壓原理，變阻器連入電路中的最大電阻：
R_滑大=R₁=10Ω，
根據電阻的串聯，此時電路的最大總電阻為：
R_串大=R_滑大+R₁=10Ω+10Ω=20Ω，
此時電路的最小電功率：
P_小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{串小}}$=$\frac{（6V）^{2}}{20Ω}$=1.8W．
故答案為：2Ω-10Ω；1.8W-3W．

點評 本題串聯電路的規律及歐姆定律和電功率公式的運用，關鍵是正確識別電路，根據電流量程和電壓表量程確定最大電流和變阻器連入電路中的最大電阻是關鍵．