Question

在圖1所示的電路中，電源電壓保持5伏不變，R₁的阻值為10歐．閉合電鍵S，電流表的示數(shù)如圖2所示．

（1）求電阻R₁兩端的電壓．
（2）求電阻R₂的阻值．
（3）現(xiàn)有標(biāo)有“20Ω 2Α”、“100Ω 0.2Α”和“50Ω 1Α”字樣的變阻器各一個，請選擇其中一個變阻器替換電路中的電阻R₁或R₂，要求：通過電路的電流可在“0.1安～0.4安”范圍內(nèi)調(diào)節(jié)．
請選擇符合電路電流變化要求的變阻器．
（a）選擇標(biāo)有

 

字樣的變阻器，替換電阻

 

（選填“R₁”或“R₂”）．
（b）通過計算求出所選用的變阻器連入電路的阻值范圍．

Answer 1

分析：（1）讀取電流表示數(shù)時，首先要明確電流表的量程和對應(yīng)的分度值，讀數(shù)時視線與指針?biāo)鶎�刻線相垂直；已知定值電阻兩端電壓和通過的電流，利用公式U=IR得到電阻兩端電壓；
（2）已知電源電壓和電阻R₁兩端電壓，可以得到R₂兩端電壓；已知R₂兩端電壓和通過的電流，利用公式R=

U

I

得到電阻阻值；
（3）根據(jù)電路電流的變化范圍及電源電壓，可以得到電路總電阻的變化范圍；根據(jù)電路總電阻的范圍和滑動變阻器的規(guī)格，確定選擇的滑動變阻器及其接入電路的電阻．

解答：解：
（1）由圖知：電流表選擇的是0～0.6A量程，對應(yīng)的分度值為0.02A，電流表的示數(shù)為I=0.2A，
∵I=

U

R

，
∴定值電阻R₁兩端電壓為U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V；
（2）∵R₁與R₁串聯(lián)
∴定值電阻R₂兩端電壓為U₂=U-U₁=5V-2V=3V，
∵I₂=I=0.2A；
∴定值電阻R₂的阻值為R₂=

U2

I2

=

3V

0.2A

=15Ω；
（3）（a）當(dāng)電路電流為I_最小=0.1A時，電路總電阻為R_最大=

U

I最小

=

5V

0.1A

=50Ω，
所以選擇的滑動變阻器的最小阻值不小于50Ω-10Ω=40Ω或50Ω-15Ω=35Ω，故“20Ω 2Α”的滑動變阻器不符合題意；
當(dāng)電路電流為I_最大=0.4A時，“100Ω 0.2Α”的滑動變阻器不符合題意．所以選擇“50Ω  1A”的滑動變阻器；
（b）如果滑動變阻器替換R₂，
I_最小=

U

R1+R變最大

∴R_變最大=

U

I最小

-R₁=

5V

0.1A

-10Ω=40Ω，
R_變最小=

U

I最大

-R₁=

5V

0.4A

-10Ω=2.5Ω，
∴變阻器連入電路的阻值范圍為2.5Ω≤R_變≤40Ω；
如果滑動變阻器替換R₁，
∴R_變最大=

U

I最小

-R₁=

5V

0.1A

-15Ω=35Ω，
R_變最小=

U

I最大

-R₁=

5V

0.4A

-15Ω=5Ω，
∴變阻器連入電路的阻值范圍為5Ω≤R_變≤35Ω．
答：
（1）電阻R₁兩端的電壓為2V；
（2）電阻R₂的阻值為15Ω；
（3）（a）50Ω  1A；R₁；
（b）當(dāng)滑動變阻器替換R₁，變阻器連入電路的阻值范圍為2.5Ω≤R_變≤40Ω．

點評：此題考查的是串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應(yīng)用以及電流表的讀數(shù)，其中根據(jù)電路電流確定滑動變阻器有一定的難度，解決的關(guān)鍵是明確對應(yīng)關(guān)系，切忌張冠李戴．