Question

14．如图所示电路中，电源电压不变，电阻R₁的阻值为10Ω，滑动变阻器R₂上标有“50Ω1.5A”字样，两电表为学校实验室常用电表．闭合电键S，移动滑片到某位置时，电压表、电流表的示数分别为6伏和0.2安．求：
①滑动变阻器R₂接入电路的阻值；
②电源电压；
③选择合适量程，在移动滑动变阻器滑片的过程中，使两电表都能达到满刻度．
第一，电流表所选的量程为0～0.6A；电压表所选的量程为0～15V；
第二，满足上述要求时，电流表示数的最小值0.5A．（写明必要理由）

Answer 1

分析 由电路图可知，定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据欧姆定律求出滑动变阻器R₂接入电路的阻值；
（2）根据欧姆定律求出R₁两端的电压，根据串联电路的电压特点求出电源电压；
（3）第一、使两电表都能达到满刻度时，根据电源的电压确定电压表的量程；根据滑动变阻器允许通过的最大电流确定电流表的量程；
第二、当电压表的示数最大时，滑动变阻器接入电路中的电阻最大，根据串联电路的电压特点求出R₁两端的电压，根据欧姆定律求出电流表的最小示数．

解答 解：由电路图可知，定值电阻R₁与滑动变阻器R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
①根据I=$\frac{U}{R}$可得，滑动变阻器R₂接入电路的阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{6V}{0.2A}$=30Ω；
②移动滑片到某位置时，电压表、电流表的示数分别为6伏和0.2安．
根据I=$\frac{U}{R}$可得R₁两端的电压：U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V，
根据串联电路中总电压等于各分电压之和可知：
U=U₁+U₂=2V+6V=8V；
③第一、在移动滑动变阻器滑片的过程中，使两电表都能达到满刻度，
由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A＜3A，则电流表选0～0.6A的量程，
由于电源电压为8V＜15V，
则电压表选0～3V量程；
第二、当电压表示数最大时滑动变阻器接入电路中的电阻最大，此时电流表的示数最小；
即：U_2大=3V，
根据串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和可知：
U_1小=U-U_2大=8V-3V=5V，
则I_小=$\frac{{U}_{1小}}{{R}_{1}}$=$\frac{5V}{10Ω}$=0.5A．
答：①滑动变阻器R₂接入电路的阻值为30Ω；
②电源电压为8V；
③0～0.6A；0～3V；0.5A．

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，关键是会根据滑动变阻器允许通过的最大电流确和电源的电压确定两电表的量程．