Question

11．如圖所示電路，電源電壓恒為6V，定值電阻R₁為10Ω，滑動變阻器R₂的規(guī)格為“20Ω  0.5A”，電壓表量程為0～3V，電流表量程為0～0.6A．則（　　）

• A． 電壓表測量的是電阻R₁兩端的電壓
• B． 當(dāng)變阻器R₂的滑片P像左移動時，電壓表的示數(shù)變小
• C． 為了保證電路中各元件安全工作，變阻器R₂接入電路的阻值范圍是2～10Ω
• D． 當(dāng)變阻器R₂接入電路中的阻值是8Ω時，通電1 min電阻R₁產(chǎn)生的熱量是53.3 J

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電壓表的正確使用判斷所測的電路元件；
（2）由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，根據(jù)滑片的移動可知接入電路中電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和R₁兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電壓表的示數(shù)變化；
（3）比較滑動變阻器允許通過的最大電流和電流表的量程確定電路中的最大電流，此時變阻器接入電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出變阻器接入電路中的最小阻值；當(dāng)電壓表的示數(shù)最大時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出變阻器接入電路中最大阻值，從而得出答案；
（4）當(dāng)變阻器R₂接入電路中的阻值是8Ω時，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電路中的電流，根據(jù)Q=I²Rt求出1min電阻R₁產(chǎn)生的熱量．

解答 解：
（1）由電路圖可知，電壓表與R₂并聯(lián)測其兩端的電壓，故A錯誤；
（2）由電路圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
當(dāng)變阻器R₂的滑片P像左移動時，接入電路中的電阻變大，電路中的總電阻變大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，
由U=IR可知，R₁兩端的電壓變小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₂兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，故B錯誤；
（3）因串聯(lián)電路中各處的電流相等，且滑動變阻器允許通過的最大電流為0.5A，電流表的量程為0～0.6A，
所以，電路中的最大電流I_大=0.5A，此時變阻器接入電路中的電阻最小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的總電阻：
R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，變阻器接入電路中的最小電阻：
R_2小=R-R₁=12Ω-10Ω=2Ω；
當(dāng)電壓表的示數(shù)U_2大=3V時，滑動變阻器接入電路中的電阻最大，
此時R₁兩端的電壓：
U₁=U-U_2大=6V-3V=3V，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，電路中的電流：
根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知電壓表的示數(shù)變化
I_大=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{{U}_{2大}}{{R}_{2大}}$，即$\frac{3V}{10Ω}$=$\frac{3V}{{R}_{2大}}$，
解得：R_2大=10Ω，
則變阻器R₂接入電路的阻值范圍是2Ω～10Ω，故C正確；
（4）當(dāng)變阻器R₂接入電路中的阻值是8Ω時，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{10Ω+8Ω}$=$\frac{1}{3}$A，
通電1 min電阻R₁產(chǎn)生的熱量：
Q₁=I²R₁t=（$\frac{1}{3}$A）²×10Ω×60s≈66.7Ω，故D錯誤．
故選C．

點(diǎn)評 本題考查了電壓表的正確使用和電路的動態(tài)分析以及串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、焦耳定律的應(yīng)用，正確的判斷電路中的最大電流是關(guān)鍵．