Question

4．如图所示，电源电压保持6V不变，电流表的量程为0～0.6A，电压表量程0～3V，定值电阻R₁的规格为“10Ω 0.5A”，滑动变阻器R₂的规格为“20Ω 1A”．闭合开关，为了保证电路安全，在变阻器滑片P移动过程中变阻器R₂接入电路的最小电阻为10Ω；电路消耗总功率最小值为1.2W．

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₁两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据欧姆定律求出电压表的示数最大时电路中的电流，然后与定值电阻允许通过的最大电流、滑动变阻器允许通过的最大电流、电流表的量程确定电路中的最大电流，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，根据欧姆定律求出电路中的总电阻，利用电阻的串联求出变阻器接入电路中的最小阻值；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路消耗的总功率最小，根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流，根据P=UI求出电路消耗的最小功率．

解答 解：由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表测R₁两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）当电压表的示数U₁=3V时，电路中的电流，
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
因串联电路中各处的电流相等，且R₁允许通过的最大电流为0.5A，电流表的量程为0～0.6A，滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，
所以，电路中的最大电流I_大=0.3A，此时滑动变阻器接入电路中的电阻最小，
电路中的总电阻：
R=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：
R_2小=R-R₁=20Ω-10Ω=10Ω；
（2）当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，电路消耗的总功率最小，
则电路中的最小电流：
I_小=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2大}}$=$\frac{6V}{10Ω+20Ω}$=0.2A，
电路消耗的最小功率：
P_小=UI_小=6V×0.2A=1.2W．
故答案为：10Ω；1.2W．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的应用，关键是电路中最大电流的确定和电路消耗最小功率的判断．