Question

3．在圖（a）所示電路中，電源電壓為9伏且不變，電阻R₁阻值為10歐，變阻器R₂上標(biāo)有“20歐 2安”字樣．閉合電鍵S后，通過R₁的電流為0.5安．求：
（1）R₁兩端的電壓U₁．
（2）當(dāng)變阻器滑片移至最左端時，通過R₁的電流．
（3）將變阻器的滑片移至某一位置時，電壓表指針指在圖（b）所示位置，此時R₁、R₂消耗的電功率之比．

Answer 1

分析 （1）已知電壓與電流，由歐姆定律求出R₁兩端的電壓U₁．
（2）當(dāng)變阻器滑片移至最左端時，電阻R₁與變阻器R₂串聯(lián)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出串聯(lián)電路的總阻值，然后由歐姆定律和串聯(lián)電路特點(diǎn)求出通過R₁的電流；
（3）將變阻器的滑片移至某一位置時，假設(shè)電壓表選擇大量程，求出電壓表的最大示數(shù)，根據(jù)（2）的時間判斷假設(shè)是否正確；
如果假設(shè)不正確，則電壓表選擇小量程，由圖示電壓表讀出其示數(shù)，然后由串聯(lián)電路特點(diǎn)求出R₁兩端的電壓，根據(jù)P=UI消耗的電功率之比．

解答 解：（1）由歐姆定律得：R₁兩端的電壓U₁=I₁R₁=0.5A×10Ω=5V；
（2）當(dāng)變阻器滑片移至最左端時，電阻R₁與變阻器R₂串聯(lián)，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)得總阻值R=R₁+R₂=10Ω+20Ω=30Ω，
電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{9V}{30Ω}$=0.3A；
根據(jù)串聯(lián)電路中電流處處相等的特點(diǎn)可知：通過R₁的電流為I=0.3A；
（3）由（2）可知變阻器兩端的最大電壓為U_滑max=IR₂=0.3A×20Ω=6V，
若電壓表應(yīng)選大量程，由圖（b）所示可知，此時電壓表示數(shù)為7.5V＞6V，
故電壓表選擇小量程，由圖（b）可知電壓表示數(shù)為U₂′=1.5伏，
此時U₁′=U-U₂′=9V-1.5V=7.5V，
由于串聯(lián)電路電流處處相等，則消耗的電功率之比：
$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{{U}_{1}′I′}{{U}_{2}′I′}$=$\frac{{U}_{1}′}{{U}_{2}′}$=$\frac{7.5V}{1.5V}$=$\frac{5}{1}$．
答：（1）R₁兩端的電壓為5V；
（2）當(dāng)變阻器滑片移至最左端時，通過R₁的電流為0.3A．
（3）R₁、R₂消耗的電功率之比為5：1．

點(diǎn)評 本題考查了求電功率、電阻、電流問題，分析清楚電路結(jié)構(gòu)、應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、電功率公式即可正確解題．