Question

【題目】如圖所示電路中，電源電壓恒定為12伏，定值電阻R1阻值為8歐，滑動變阻器R2上標(biāo)有“40歐 1安”字樣，電流表0﹣3安量程損壞．閉合電鍵，電流表示數(shù)為0.5安．求：

①定值電阻R1兩端電壓U1；

②整個電路消耗的電功率；

③在電路空缺處填入一個電壓表及兩個電鍵S1、S2，在確保電路中各元件均正常工作的情況下，試通過改變電鍵狀態(tài)和移動滑動變阻器的滑片P，在確保電壓表有示數(shù)的情況下，使電壓表示數(shù)變化量達(dá)到最大（電壓表量程可以更換）．請通過計(jì)算說明電壓表應(yīng)接在 之間（選填“AB”、“BC”、“BD”），并求出電壓表示數(shù)變化量最大值△U．

Answer 1

【答案】①定值電阻R1兩端電壓為4V；

②整個電路消耗的電功率為6W；

③AB；電壓表示數(shù)變化量最大值為10V．

【解析】試題分析：①知道電路中的電流和R1的阻值，根據(jù)歐姆定律求出定值電阻R1兩端電壓；

②知道電源的電壓和電流，根據(jù)P=UI求出整個電路消耗的電功率；

③根據(jù)電流表的量程確定電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出R1兩端的最大電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R2兩端的最小電壓，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流，利用歐姆定律求出R1兩端的最小電壓，通過開關(guān)的閉合、斷開都可以使兩電阻兩端的電壓達(dá)到最大12V，比較兩電阻兩端的最小電壓確定電壓表的位置，然后得出答案．

解：①由I=可得，定值電阻R1兩端電壓：

U1=I1R1=0.5A×8Ω=4V；

②整個電路消耗的電功率：

P=UI1=12V×0.5A=6W；

③電流表的量程為0～0.6A，則電路中的最大電流為0.6A，

此時R1兩端的電壓最大：

U1大=I大R1=0.6A×8Ω=4.8V，

因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，

所以，滑動變阻器兩端的最小電壓：

U2小=U﹣U1大=12V﹣4.8V=7.2V，

當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，

因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，

所以，電路中的最小電流：

I小===0.25A，

R1兩端的最小電壓：

U1小=I小R1=0.25A×8Ω=2V，

因通過改變電鍵狀態(tài)均可以使電壓表的示數(shù)達(dá)到最大12V，且R1、R2兩端的最小電壓分別為2V、7.2V，

所以，電壓表并聯(lián)在AB兩端時，電壓表示數(shù)的變化量達(dá)到最大，

最大為△U=U﹣U1小=12V﹣2V=10V．

答：①定值電阻R1兩端電壓為4V；

②整個電路消耗的電功率為6W；

③AB；電壓表示數(shù)變化量最大值為10V．