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(2014•南长区一模)在如图甲所示的电路中,电源电压为18V且保持不变,定值电阻R1的阻值为10Ω.闭合开关S,电流表的示数如图乙所示.(1)求电阻R1两端的电压和此时滑动变阻器消耗的
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(1)求电阻R1两端的电压和此时滑动变阻器消耗的电功率.
(2)现有甲(20Ω、2A)、乙(50Ω、1A)两个滑动变阻器,一个表盘如图丙所示的电压表可接入电路.选用合适的变阻器替换R2,并把电压表接入图中的A、B、C、D四点中的两点之间时,移动变阻器滑片P,可以使电压表示数的变化量最大.
①应该选择的变阻器是______(选填“甲”或“乙”),理由是______.
②电压表应该接入图中的______两点之间,电压表示数的最大变化量为______V.
(3)移动滑片过程中,变阻器消耗的最大功率是多大?
▼优质解答
答案和解析
(1)图乙电流表的量程为0~3A,分度值为0.1A,电路中的电流I=0.8A,
由I=
可得,电阻R1两端的电压:
U1=IR1=0.8A×10Ω=8V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U2=U-U1=18V-8V=10V,
滑动变阻器消耗的电功率:
P2=U2I=10V×0.8A=8W;
(2)①当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,R1两端的电压等于电源的电压,滑动变阻器两端的电压为0,此时电路中的电流最大,
Imax=
=
=1.8A>1A,
所以,滑动变阻器的规格为“20Ω,2A”;
②当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的最小电流:
Imin=
=
=0.6A,
R1与R2两端的电压分别为:
U1′=IminR1′=0.6A×10Ω=6V,U2′=IminR2′=0.6A×20Ω=12V,
因电压表的最大量程为15V,
所以,R1与R2两端的最大电压变化分别为:
△U1=15V-6V=9V,△U2=12V-0V=12V,
所以,当电压表接入CD两点间时,电压表示数的变化量最大,即△U最大=12V;
(3)变阻器和电阻串联时电路中的电流:
I′=
=
,
变阻器消耗的电功率:
P2=(I′)2R2″
=(
)2R2″
=
=
=
=
由I=
U |
R |
U1=IR1=0.8A×10Ω=8V,
因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,滑动变阻器两端的电压:
U2=U-U1=18V-8V=10V,
滑动变阻器消耗的电功率:
P2=U2I=10V×0.8A=8W;
(2)①当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,R1两端的电压等于电源的电压,滑动变阻器两端的电压为0,此时电路中的电流最大,
Imax=
U |
R1 |
18V |
10Ω |
所以,滑动变阻器的规格为“20Ω,2A”;
②当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时,滑动变阻器两端的电压最大,
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
所以,电路中的最小电流:
Imin=
U |
R1+R2′ |
18V |
10Ω+20Ω |
R1与R2两端的电压分别为:
U1′=IminR1′=0.6A×10Ω=6V,U2′=IminR2′=0.6A×20Ω=12V,
因电压表的最大量程为15V,
所以,R1与R2两端的最大电压变化分别为:
△U1=15V-6V=9V,△U2=12V-0V=12V,
所以,当电压表接入CD两点间时,电压表示数的变化量最大,即△U最大=12V;
(3)变阻器和电阻串联时电路中的电流:
I′=
U |
R1+R2″ |
18V |
10Ω+R2″ |
变阻器消耗的电功率:
P2=(I′)2R2″
=(
18V |
10Ω+R2″ |
=
(18V)2 | ||
|
=
(18V)2 | ||
|
=
(18V)2 | ||
|
=
(18V)2 |
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