Question

19．在圖所示的電路中，電源電壓為12V且不變，電流表使用0～0.6A的量程，電壓表使用0～3V的量程，電阻R₁的阻值為22歐，滑動(dòng)變阻器R₂上標(biāo)有“10Ω  1A”字樣．閉合開關(guān)S，電流表的示數(shù)為0.5安．求：
（1）電阻R₁兩端的電壓．
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片過程中電路的最大功率．（保留兩位小數(shù)）
（3）現(xiàn)設(shè)想用定值電阻R₀來替換電阻R₁，要求：在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P的過程中，兩電表的指針分別能達(dá)到滿刻度處，且電路能正常工作．計(jì)算說明滿足題目要求的定值電阻R₀的可能取值范圍為多少．

Answer 1

分析 （1）分析電路，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，由U=IR求解；
（2）根據(jù)P=UI可知，在電壓不變時(shí)，電路中的電流越大，總功率越大，由電流表及電壓表的量程確定電路中的最大電流，進(jìn)而解題；
（3）由電流表電壓表的量程確定達(dá)到滿刻度處時(shí)的電流值和電壓值，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，由歐姆定律進(jìn)行解題．

解答 解：（1）由圖可知，R₁與R₂串聯(lián)，電流表測(cè)電路電流I=0.5A，
電阻R₁兩端電壓：U₁=IR₁=0.5A×22Ω=11V；
（2）由電流表量程可知，電路中的最大電流為0.6A，當(dāng)R₂接入電路的電阻為0時(shí)，電路中電流最大，此時(shí)電路消耗的總功率P最大，
I'=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{12V}{22Ω}$=$\frac{6}{11}$A，
P=UI'=22V×$\frac{6}{11}$A=12W；
（3）用定值電阻R₀來替換電阻R₁，由圖可知，R₀與R₂串聯(lián)，電流表采用0-0.6A量程測(cè)電路電流，電壓表采用0-3V量程測(cè)R₂兩端電壓，
當(dāng)滑片于最左端時(shí)，R₂接入電路中的電阻為0，如果電流表指針滿偏即電路中最大電流I_大=0.6A時(shí)，
則R₀的值：R₀=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{12V}{0.6A}$=20Ω，
當(dāng)滑片于最右端時(shí)，R₂接入電路中的電阻為最大值10Ω且與R₀串聯(lián)，此時(shí)電壓表示數(shù)最大U'，由電壓表量程可知，如果指針滿偏則U'=3V，
電路中是電流I_小=I'₂=$\frac{U'}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{20Ω}$=0.15A；
此時(shí)R₀的值：R'0=$\frac{U{'}_{0}}{{I}_{小}}$=$\frac{U-U'}{{I}_{小}}$=$\frac{12V-3V}{0.15A}$=60Ω
可得：R₀的阻值變化范圍：20Ω～60Ω．
 答：（1）電阻R₁兩端的電壓為11V；
（2）移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片過程中電路的最大功率為12W；
（3）定值電阻R₀的可能取值范圍為20Ω～60Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電路變化的有關(guān)計(jì)算，要熟練掌握串聯(lián)電路的有關(guān)特點(diǎn)，會(huì)根據(jù)電流表電壓表的量程確定電路的最大電流．