Question

在图所示的电路中，电源电压16伏保持不变，定值电阻R₁=5欧，滑动变阻器R₂上标有“100Ω 2A”字样，电流表及电压表的两档量程均完好．闭合电键S，电流表A的示数为0.6安，求：
（1）电压表V₁的示数；
（2）通电10秒钟，R₂消耗的电能；
（3）改变滑片的位置，在电路能正常工作的情况下，滑动变阻器R₂连入电路的阻值范围和整个电路中的最大电功率．

Answer 1

分析：（1）根据U=IR计算R₁两端的电压；
（2）根据电源电压及R₁两端的电压计算出R2两端的电压，根据W=UIt计算出R₂消耗的电能；
（3）电流表及电压表的两档量程均完好，为保护电表，电路中的最大电流不能超过3A，电压表的示数不能超过15V．

解答：解：（1）由I=

U

R

得，U₁=IR₁=0.6A×5Ω=3V；
（2）U₂=U-U₁=16V-3V=13V
W₂=U₂It=13V×0.6A×10s=78J；
（3）滑动变阻器允许通过的最大电流为2A，所以电路中的最大电流不能超过2A；
当I_max=2A时，
R=

U

Imax

=

16V

2A

=8Ω
R₂=R-R₁=8Ω-5Ω=3Ω
根据串联分压的知识，滑动变阻器的电阻越大，电压表U₂的示数越大，当U₂=15V时，
U₁=U-U₂=16V-15V=1V
I_min=

U1

R1

=

1V

5Ω

=0.2A
R₂=

U2

Imin

=

15V

0.2A

=75Ω
R₂连入电路中的阻值范围是：3Ω～75Ω
P_最大=UI_max=16V×2A=32W
答：（1）电压表V₁的示数为3V；
（2）通电10秒钟，R₂消耗的电能为78J；
（3）滑动变阻器R₂连入电路的阻值范围是3Ω～75Ω；
整个电路中的最大电功率是75W．

点评：此题考查了欧姆定律公式的应用，电能的计算及电功率的计算，有关（3）问中求滑动变阻器的阻值范围及电路中的最大功率是此题的难点，关键是确定电压表或电流表的最大值．