【答案】
分析:(1)知道電源的電壓和情形①中電路消耗的總功率,根據(jù)P=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/0.png)
求出電路的總阻值;
(2)根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)比較情形①中滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻和總電阻之間的關(guān)系可知,電阻R
2應(yīng)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián),據(jù)此畫出虛線框內(nèi)的電路;
(3)閉合所有開關(guān)時(shí),電阻R
2與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,當(dāng)電路中的電流最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小,根據(jù)滑動(dòng)變阻器和R
2允許通過的最大電流確定電路中的最大電流,利用歐姆定律求出電路中的總電阻,利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)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(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大,根據(jù)電阻的串聯(lián)求出R
2兩端的電壓,利用串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值,進(jìn)一步得出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍.
解答:解:(1)根據(jù)P=
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可得,在情形①中電路的總阻值:
R
總=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/2.png)
=
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=30Ω;
(2)∵串聯(lián)電路中的總電阻等于各分電阻之和,
∴在情形①中電路的總阻值比滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻10Ω大20Ω,故電阻R
2應(yīng)與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),虛線框內(nèi)的電路如下圖所示:
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/images4.png)
(3)閉合所有開關(guān)時(shí),電阻R
2與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián),電壓表測(cè)R兩端的電壓,
當(dāng)電路中的電流最大時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻最小,
∵串聯(lián)電路中各處的電流相等,且滑動(dòng)變阻器允許通過的最大電流為0.25A,電阻R
2允許通過的最大電流為0.3A,
∴電路中的最大電流為0.25A,此時(shí)電路中的總電阻:
R
總′=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/4.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/5.png)
=24Ω,
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最小阻值:
R
min=R
總′-R
2=24Ω-20Ω=4Ω;
當(dāng)電壓表的示數(shù)U
滑=3V時(shí),滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大,
∵串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
∴R2兩端的電壓:
U
2=U-U
滑=6V-3V=3V,
此時(shí)電路中的電流:
I
min=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/6.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/7.png)
=0.15A,
滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值:
R
max=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/8.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic6/res/czwl/web/STSource/20131024151346021523311/SYS201310241513460215233027_DA/9.png)
=20Ω,
故滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為4Ω~20Ω.
答:(1)在情形①中電路的總阻值為30Ω;
(2)虛線框內(nèi)的電路如上圖所示;
(3)當(dāng)閉合所有開關(guān)時(shí),為保證電路安全,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值范圍為4Ω~20Ω.
點(diǎn)評(píng):本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的應(yīng)用,關(guān)鍵是根據(jù)情形①判斷出電阻R
2的位置和滑動(dòng)變阻器接入電路中最大、最小阻值的確定.