Question

在圖（a）所示的電路中，電源電壓為18伏且不變．電阻R₁的阻值30歐，滑動變阻器R₂上標有“20Ω　2A”字樣．閉合電鍵S，電壓表的示數(shù)為12伏．
（1）求電流表的示數(shù)．
（2）求電阻R₂連入電路的阻值．
（3）若移動變阻器滑片P到某位置時，發(fā)現(xiàn)兩電表中某一個表的指針達到滿刻度，如圖（b）或（c）所示．
①求出此時兩電表的示數(shù)．
②現(xiàn)要求在移動變阻器滑片P時兩電表的指針均能達到滿刻度，如圖（b）和（c）所示，小華和小明擬采取如下方法：
小華：用5歐的定值電阻替換電阻R₁．
小明：用25歐的定值電阻替換電阻R₁．
請判斷：________的方法能滿足題目的要求（選填“小華”、“小明”或“小華和小明”）．滿足題目要求時，滑動變阻器連入電路的阻值R₂的值為________歐．
③繼續(xù)移動變阻器的滑片P，直至電路中電流最小，則兩電表指針偏轉角度的變化量是________的（選填“相同”或“不同”）．

Answer 1

解：（1）電流表的示數(shù)為：
I=I₁===0.4A；
（2）電阻R₂連入電路的阻值為：
R₂====15Ω；
（3）①若滑動變阻器接入電路的電阻為0時，
電路中的電流為==0.6A，而R₁兩端的電壓達到18V，會燒壞電壓表，
故達到量程的應為電壓表；
若電壓表的量程為0～3V，則此時電路中的電流應為=0.1A，電路的總電阻為==180Ω，
滑動變阻器接入電路的電阻應為R_滑動=180Ω-30Ω=150Ω＞20Ω，
所以電壓表的量程只能為0～15V，
此時電路中的電流為I′==0.5A；
②假設小華的正確，當電流表達到滿刻度0.6A時，
則U₁′=0.6A×5Ω=3V，
需要滑動變阻器接入電路中的電阻：
R₂′==25Ω＞20Ω，
即使將滑動變?nèi)�部接入電路中也不可能使電壓表的示�?shù)小于3V，因此小華的結論是錯誤的；
當電流表滿刻度時，I₁′=0.6A，
R₁兩端電壓為U₁″=I₁′R₁=0.6A×25Ω=15V，
此時滑動變阻器接入電路的電阻為R₂″==5Ω＜20Ω，
符合要求，所以小明的方法可行．
③滑動變阻器接入電路的電阻最大時，
電路中電流最小為I_最小===0.36A；
電壓表的示數(shù)為U_最小=I_最小R₁=0.36A×30Ω=10.8V；
因電壓表和電流表的刻度是均勻的，
所以原來它們的刻度代表的數(shù)值關系的比值為=30，
而此時兩表的示數(shù)比值為=30，
所以兩電表指針偏轉角度的變化量是相同的．
答：（1）求電流表的示數(shù)為0.4A；
（2）電阻R₂連入電路的阻值為15Ω；
（3）①兩電表的示數(shù)分別為15V，0.5A；②小明；5；③相同．
分析：（1）由電路圖可知，電阻R₁與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測電阻R₁兩端的電壓，電流表測電路中的電流；已知電阻R₁的阻值和兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電路中的電流；根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出R₂連入電路的阻值．
（2）若滑動變阻器接入電路的電阻為0時，根據(jù)歐姆定律求出此時電路中的電流可知電流表可以滿偏，進一步求出電路中的總電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路的電阻特點求出滑動變阻器接入電路的電阻值看是否符合要求；再假設電壓表的量程為3V，比較滑動變阻器是否符合要求；最后根據(jù)以上分析確定兩電表的示數(shù)；同理判斷小華和小明的說法是否正確；
最后先求出兩電表的示數(shù)，再根據(jù)兩表刻度均勻代表的示數(shù)關系判斷它們針偏轉角度的變化量是否相同．
點評：本題綜合考查了電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用和歐姆定律的計算，還涉及了電表刻度之間的關系，關鍵是會用假設法根據(jù)要求逐步判斷電表的量程和示數(shù)，難度較大，學生容易出錯，做題時要細心．