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精英家教网如图所示,电源电压为12V,且保持不变,己知滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω,定值电阻R1=10Ω,R2=15Ω,电流表的量程为0~0.6A.
(1)S、S1闭合,S2断开时,要使电流表的示数最小,则滑动变阻器的滑片P应滑到何处?此时电压表的示数为多少?10min内电流通过R1产生的热量是多少?
(2)S、S2闭合,S1断开时,求电路允许消耗最大功率情况下,R3的阻值为多大?
分析:(1)S、S1闭合,S2断开,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,R1和R3的最大阻值串联在电路中,电压表测R3两端的电压,此时电流表的示数最小,根据电阻的串联和欧姆定律求出电路中的电流,再根据欧姆定律求出电压表的示数,根据Q=I2Rt求出10min内电流通过R1产生的热量;
(2)S、S2闭合,S1断开时,R2和R3串联在电路中,电流表测电路中的电流,根据欧姆定律求出滑片位于b端时电路中的电流,然后结合电流表的量程确定电路中的最大电流,此时电路允许消耗的功率最大,利用欧姆定律求出此时电路中的总电阻,利用电阻的串联求出R3的阻值.
解答:解:(1)S、S1闭合,S2断开,将滑动变阻器的滑片P移到a端时,电路中的电流最小,R1和R3的最大阻值串联在电路中,电压表测R3两端的电压,
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴由I=
U
R
可得,电路中的电流:
I=
U
R1+R3
=
12V
10Ω+20Ω
=0.4A,
此时电压表的示数:
U3=IR3=0.4A×20Ω=8V,
10min内电流通过R1产生的热量:
Q1=I2R1t=(0.4A)2×10Ω×10×60s=960J;
(2)S、S2闭合,S1断开时,R2和R3串联在电路中,电流表测电路中的电流,
当P在b时,电路中的电流为:
I′=
U
R2
=
12V
15Ω
=0.8A>0.6A,
∴此时电路中允许的最大电流为0.6A,电路允许消耗的功率最大,
电路中的总电阻:
R=
U
I最大
=
12V
0.6A
=20Ω,
R3的阻值:
R3′=R-R2=20Ω-15Ω=5Ω.
答:(1)S、S1闭合,S2断开时,要使电流表的示数最小,则滑动变阻器的滑片P应滑到a端,此时电压表的示数为8V,10min内电流通过R1产生的热量是960J;
(2)S、S2闭合,S1断开时,求电路允许消耗最大功率情况下,R3的阻值为5Ω.
点评:本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、焦耳定律的应用,关键是开关闭合、断开时电路连接方式的辨别和电路中最大电流的判断.
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并
并
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0.9
0.9
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108
108
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0.5
0.5
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2
2
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