Question

在图中所示的电路中，电源电压为18伏，定值电阻R₁的阻值为12欧，闭合电键S，电流表的示数为0.5安。电流表、电压表的表盘如图22（a）、（b）所示。求：
① 电阻R₁两端的电压；     ② 电阻R₂消耗的电功率；
③ 现有两个滑动变阻器，A：“50欧 2安”和 B：“150欧 1安”，请选择其中一个替换定值电阻R₁或R₂。 要求：选择适当的量程，闭合电键后，移动变阻器的滑片，在保证各元件都能正常工作的情况下，使电流表和电压表V₁都能达到各自的最大值，且使电压表V₂的变化量最大。
第一，为满足上述要求，应选用滑动变阻器__________（选填“A”或“B”）替换定值电阻___________________（选填“R₁”或“R₂”）。
第二，算出电路中电压表V₂的最大变化量 △U₂。

Answer 1

①I=I₁=I₂=0.5A
U₁＝I₁R₁＝0.5A×12Ω＝6V
② U₂＝U－U₁＝18V－6V＝12V
P₂= U₂I₂＝12 V×0.5A=6W
③ B    R₁
R₂= U₂/I=12V/0.5A＝24Ω
当I =0.6A时，
U_2最大＝IR₂＝0.6A×24Ω＝14.4V
当R₁＝150Ω时，
       
所以 ，U_1最大＝15V ，
U_2最小＝U－U_1最大＝18V－15V＝3V
△U₂＝U_2最大－U_2最小＝14.4V－3V＝11.4V   

试题分析：由题意知电阻R₁、R₂串联，R₁＝12Ω，U=18V，I=0.5A，①因串联电路电流处处相等，故 I=I₁=I₂=0.5A            
则R₁两端电压U₁＝I₁R₁＝0.5A×12Ω＝6V 。② 因串联电路总电压等于各串联导体两端电压之和，故U₂＝U－U₁＝18V－6V＝12V，R₂消耗的电功率P₂= U₂I₂＝12 V×0.5A=6W。③电阻R₂= U₂/I=12V/0.5A＝24Ω，
当I =0.6A时， U_2最大＝IR₂＝0.6A×24Ω＝14.4V
当R₁＝150Ω时，
由串联分压   得    
所以 ，U_1最大＝15V ，U_2最小＝U－U_1最大＝18V－15V＝3V ，△U₂＝U_2最大－U_2最小＝14.4V－3V＝11.4V。