如图所示的电路中,电源电压不变.电阻R1的阻值20欧,滑动变阻器R2上标有“100W 2A”字样.闭合电键S,电流表A的示数为0.4安,电压表V的示数为10伏. 求:(1)电阻R2连入电路的阻值; (2

问题描述:

如图所示的电路中,电源电压不变.电阻R1的阻值20欧,滑动变阻器R2上标有“100W 2A”字样.闭合电键S,电流表A的示数为0.4安,电压表V的示数为10伏.
求:(1)电阻R2连入电路的阻值;
(2)电源电压 U;
(3)现有三个定值电阻,分别为A(40欧)、B(10欧)、C(4欧),请从中选择一个来替换电阻R1,并选择合适的电表量程.要求:在移动变阻器滑片P的过程中,不更换电表量程,两电表的指针能达到满刻度处,且电路能正常工作.

①请选择电表使用的量程:电流表量程______安,电压表量程______伏;
②应选用电阻______(选填字母)代替电阻R1
③满足上述要求时,变阻器R2连入电路的阻值范围______.

(1)根据欧姆定律可得,电阻R2连入电路的阻值:
R2=

U2
I
=
10V
0.4A
=25Ω;
(2)∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴电源的电压:
U=I(R1+R2)=0.4A×(20Ω+25Ω)=18V;
(3)①由滑动变阻器的铭牌可知,电路中允许通过的最大电流为2A,
∵在移动变阻器滑片P的过程中,不更换电表量程,两电表的指针能达到满刻度处,
∴电流表的量程选0~0.6A;
当电流表的示数为0.6A时,定值电阻R1两端的电压:
U1=ImaxR1=0.6A×20Ω=12V,
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴滑动变阻器两端的电压:
U2=U-U1=18V-12V=6V>3V,
则电压表的量程为0~15V;
②当电流表的示数为0.6A时,电路中的总电阻:
R=
U
Imax
=
18V
0.6A
=30Ω<40Ω,
则定值电阻的阻值不可能取A(40欧),
当电压表的示数为15V、电路中的最大电流为0.6A时,定值电阻的阻值最小,
则R定值电阻=
U−U2max
Imax
=
18V−15V
0.6A
=5Ω>4Ω,
∴定值电阻的阻值不可能取C(4欧),
综上所述可知,应选用电阻B(10欧)代替电阻R1
③电流表的示数为0.6A时,变阻器接入电路中的电阻最小,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴滑动变阻器接入电路中的最小阻值:
R滑min=R-R1′=30Ω-10Ω=20Ω,
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,
此时电路中的电流:
Imin=
U−U2max
R1
=
18V−15V
10Ω
=0.3A,
则R滑max=
U2max
Imin
=
15V
0.3A
=50Ω,
∴变阻器R2连入电路的阻值范围为20Ω~50Ω.
答:(1)电阻R2连入电路的阻值为25Ω;
(2)电源电压为18V;
(3)①0~0.6;0~15;②B;③20Ω~50Ω.