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在图(a)所示的电路中,电源电压为12V且保持不变,电阻Rl的阻值为20Ω.闭合电键S,电流表的示数如图(b)所示.(1)求通过电阻R1的电流Il.(2)求10秒内电流对电阻R2做的功W2.(3)现

题目详情
在图(a)所示的电路中,电源电压为12V且保持不变,电阻Rl的阻值为20Ω.闭合电键S,电流表的示数如图(b)所示.
(1)求通过电阻R1的电流Il
(2)求10秒内电流对电阻R2做的功W2
(3)现有几种定值电阻和变阻器的组合:甲(5Ω、“10Ω  1A”),乙(5Ω、“50Ω1A”),丙(10Ω、“20Ω2A”),丁(10Ω、“50Ω1A”).请选择合适的组合替换R1、R2,要求:在移动变阻器滑片P的过程中,电流表示数的变化范围最大.选择______.
▼优质解答
答案和解析
由电路图可知,R1与R2并联,电流表测干路电流.
(1)∵并联电路中各支路两端的电压相等,
∴通过电阻R1的电流:
I1=
U
R1
=
12V
20Ω
=0.6A;
(2)∵并联电路中干路电流等于各支路电流之和,即干路电流大于支路电流,
∴电流表的量程为0~3A,分度值为0.1A,干路电流I=0.8A,
通过电阻R2的电流:
I2=I-I1=0.8A-0.6A=0.2A,
10秒内电流对电阻R2做的功:
W2=UI2t=12V×0.2A×10s=24J;
(3)通过R定值=5Ω和R定值′=10Ω的电流分别为:
I定值=
U
R定值
=
12V
=2.4A,I定值′=
U
R定值′
=
12V
10Ω
=1.2A,
通过R=10Ω和R′=20Ω、R″=50Ω的电流分别为:
I=
U
R
=
12V
10Ω
=1.2A,I′=
U
R滑′
=
12V
20Ω
=0.6A,I″=
U
R滑″
=
12V
50Ω
=0.24A;
甲(5Ω、“10Ω  1A”),
干路电流的最小值Imin=I定值+I=2.4A+1.2A=3.6A>3A,故甲不可选;
乙(5Ω、“50Ω1A”),
调节滑动变阻器的阻值可以使其通过的电流为0.6A,即电流表的最大示数Imax=3A,
干路电流的最小值Imin=I定值+I″=2.4A+0.24A=2.64A,
电流表示数的变化△I=Imax-Imin=3A-2.64A=0.36A;
丙(10Ω、“20Ω2A”),
调节滑动变阻器的阻值可以使其通过的电流为1.8A,即电流表的最大示数Imax=3A,
干路电流的最小值Imin=I定值′+I′=1.2A+0.6A=1.8A,
电流表示数的变化△I=Imax-Imin=3A-1.8A=1.2A;
丁(10Ω、“50Ω1A”),
调节滑动变阻器的阻值可以使其通过的电流为1A,即电流表的最大示数Imax=2.2A,
干路电流的最小值Imin=I定值′+I″=1.2A+0.24A=1.44A,
电流表示数的变化△I=Imax-Imin=2.2A-1.44A=0.76A;
综上可知,丙组电流表示数的变化范围最大.
答:(1)通过电阻R1的电流为0.6A;
(2)10秒内电流对电阻R2做的功为24J;
(3)丙.