Question

12．如图所示，电源电压保持6V不变，电流表的量程为0-0.6A，电压表的量程为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，为了保证电路的安全，在变阻器的滑片P移动的过程中，变阻器R₂接入电路的阻值变化范围为2Ω-10Ω，电路消耗总功率变化范围为1.8W-3W．

Answer 1

分析 （1）分析电路的连接，根据电流表的量程为0-0.6A、定值电阻R₁的规格为“10Ω 0.5A和滑动变阻器R₂的规格为“20Ω　1A”，根据串联电路电流的规律，确定电路中的最大电流，根据欧姆定律救济电路中的最小电阻，由电阻的串联得出变阻器连入电路中的最小电阻；
根据P=UI求出此时电路的最大功率；
（2）变阻器连入电路中的电阻越大，电路中的电流越小；
根据分压原理，当电压表示数为最大3V时，变阻器连入电路中的电阻最大，根据串联电路电压的规律求出定值电阻分得的电压，根据分压原理，得出变阻器连入电路中的最大电阻，根据电阻的串联，求出此时电路的最大总电阻；
根据P=UI=$\frac{{U}^{2}}{R}$求电路的最小电功率．

解答 解：（1）原电路中，R₁与变阻器滑片以左（Pb部分）部分电阻丝串联，电压表测变阻器Pb部分的电压，电流表测电路中的电流；
电流表的量程为0-0.6A，定值电阻R₁的规格为“10Ω 0.5A，滑动变阻器R₂的规格为“20Ω　1A”，根据串联电路电流的规律，电路中的最大电流：
I_大=0.5A，根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，电路中的最小电阻：
R_小=$\frac{U}{{I}_{大}}=\frac{6V}{0.5A}$=12Ω，根据电阻的串联，变阻器连入电路中的最小电阻为：
R_滑小=R_小-R₁=12Ω-10Ω=2Ω；
此时电路的最大功率：
P_大=UI_大=6V×0.5A=3W；
（2）变阻器连入电路中的电阻越大，电路中的电流越小；
根据分压原理，因电表表量程为0-3V，故当电压表示数为最大3V时，变阻器连入电路中的电阻最大，根据串联电路电压的规律，定值电阻分得的电压：
U₁=U-U_表=6V-3V=3V，
即变阻器的电压与定值电阻的电压之比为$\frac{3V}{3V}$=$\frac{1}{1}$，
根据分压原理，变阻器连入电路中的最大电阻：
R_滑大=R₁=10Ω，
根据电阻的串联，此时电路的最大总电阻为：
R_串大=R_滑大+R₁=10Ω+10Ω=20Ω，
此时电路的最小电功率：
P_小=$\frac{{U}^{2}}{{R}_{串小}}$=$\frac{（6V）^{2}}{20Ω}$=1.8W．
故答案为：2Ω-10Ω；1.8W-3W．

点评 本题串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用，关键是正确识别电路，根据电流量程和电压表量程确定最大电流和变阻器连入电路中的最大电阻是关键．