Question

【題目】如圖所示，電阻R1的阻值為20歐，滑動變阻器R2標有“20Ω 1A”字樣，閉合電鍵S，將滑動變阻器的滑片P移至最左端，電流表的示數為0.3安，求： ①電源電壓；
②移動滑動變阻器的滑片P，當電流表示數為0.2安時，電阻R1消耗的電功率P1；
③現有三個定值電阻，阻值分別為4歐，6歐，12歐，設想從中選擇一個電阻來替換R1 ， 要求閉合電鍵S，在移動滑片p的過程中，兩電表指針分別能達到某量程的滿刻度，且電路能正常工作．則（a）應選用　6　歐的電阻代替電阻R1；（b）求滿足要求滑動變阻器R2的取值范圍．

Answer 1

【答案】解：①滑片P移至最左端時，由圖可知，只有R1接入電路，因此電源電壓為：U=IR1=0.3A×20Ω=6V； ②電流表示數為I=0.2安時，電阻R1消耗的電功率：P1=I2R1=（0.2A）2×20Ω=0.8W；
③電源的電壓為6V可知電壓表的量程不可能為0～15V，只能選0～3V的量程；電流表也要能達到最大電流，若接4Ω電阻時，
電路中的最大電流I最大= = =1.5A＜3A；
即電路中能達到的最大值只能為0.6A，故電流表量程只能選0～0.6A；
若取4Ω電阻代替R1 ， 根據I= ，電路達到最大電流時，電路中的總電阻R總= = =10Ω；
則滑動變阻器應接入電阻R=10Ω﹣4Ω=6Ω；
則滑動變阻器兩端的電壓值U1=I大R=0.6A×6Ω=3.6V＞3V，故不能選4Ω的電阻來代替R1 ．
若取12Ω電阻代替R1 ， 則達到最大電流時，總電阻R總=10Ω＜12Ω，故不能選12Ω的電阻來代替R1 ．
所以只能用6Ω電阻代替R1 ， 則達到最大電流時，總電阻R總=10Ω，
滑動變阻器應接入電阻R=10Ω﹣6Ω=4Ω；
則達到最大電壓時，電路中的電流為I小= = =0.5A，
滑動變阻器接入電路的最大電阻R大= = =6Ω．
故滑動變阻器的接入范圍為4Ω～6Ω．
答：①電源電壓為6V；
②當電流表示數為0.2安時電阻R1消耗的電功率為0.8W；
③6；滿足題目要求滑動變阻器R2的使用范圍為4Ω～6Ω
【解析】①滑動變阻器的滑片P移至最左端時，分析電路連接情況，根據U=IR求電源電壓；②根據串聯電路的電流特點，利用P=I2R解題；③根據電源的電壓為6V可知電壓表的量程不可能為0～15V，只能選0～3V的量程；當滑動變阻器接入電路的電阻為0時，根據I= 計算電路中的最大電流來確定電流表的量程；
【考點精析】本題主要考查了歐姆定律及其應用和電功率的計算公式的相關知識點，需要掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能正確解答此題．