Question

如圖所示電路，電源電壓為8V，電阻為10Ω，電流表量程為0～0.6A，電壓表量程為0～3V，滑動(dòng)變阻器標(biāo)有“20Ω  1A”字樣．閉合開關(guān)S后，當(dāng)變阻器滑片從右向左移動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)    （填“增大”、“不變”或“減小”），電壓表的示數(shù)    （填“增大”、“不變”或“減小”），若要求兩電表的示數(shù)均不超過各自的量程，則滑動(dòng)變阻器消耗的功率變化范圍是    W．

Answer 1

【答案】分析：（1）由電路圖可知，電阻R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；根據(jù)滑片的移動(dòng)可知接入電路電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電流表示數(shù)的變化和電阻R兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電壓表示數(shù)的變化．
（2）根據(jù)電流表量程可知電路中的最大電流，由歐姆定律可知，此時(shí)電路中電阻最小，可求出滑動(dòng)變阻器的最小阻值；根據(jù)電壓表量程可知道滑動(dòng)變阻器兩端的最大電壓，由串聯(lián)分壓原理可知，滑動(dòng)變阻器阻值越大，其兩端的電壓越高，所以可求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流，根據(jù)P=I²R表示出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率，利用數(shù)學(xué)知識(shí)得出滑動(dòng)變阻器的最大電功率，進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器此時(shí)消耗電功率的變化范圍．
解答：解：（1）由電路圖可知，電阻R與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流；
當(dāng)變阻器滑片從右向左移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小；
根據(jù)I=可知，電路中的電流變大，即電流表的示數(shù)增大；
根據(jù)U=IR可知，電阻R兩端的電壓變大，
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和可知，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，即電壓表的示數(shù)減小．
（2）因?yàn)楫?dāng)滑動(dòng)變阻器能夠接入電路的有效電阻減小時(shí)，電流表示數(shù)在增大，電壓表示數(shù)減小；
所以這時(shí)由電流表量程為0～0.6A可知，電路中的最大電流為0.6A，
此時(shí)，電路中的總電阻為：
R_總===Ω，
所以滑動(dòng)變阻器的最小阻值為：
R_小=R_總-R=Ω-10Ω=Ω．
當(dāng)滑動(dòng)變阻器能夠接入電路的有效電阻增大時(shí)，電流表示數(shù)在減小，電壓表示數(shù)增大．
由電壓表量程為0～3V可知，當(dāng)電壓表示數(shù)為3V時(shí)，滑動(dòng)變阻器阻值最大，
因?yàn)镽與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，則
=，解得：R_大=6Ω．
所以R的阻值變化范圍是Ω～6Ω．
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為R₁時(shí)，
電路中的電流：
I′==，
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率：
P_滑=（I′）²R₁=（）²×R₁=，
當(dāng)R₁=，即R₁=10Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的電功率最大，
故滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為Ω最小，6Ω時(shí)最大，
P_滑min=W=1.2W，
P_滑max=W=1.5W．
滑動(dòng)變阻器消耗的功率變化范圍 1.2～1.5．
故答案為：增大；減小；1.2～1.5．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是滑動(dòng)變阻器接入電路最大和最小電阻的變化，難點(diǎn)是滑動(dòng)變阻器最大和最小電功率的判斷，