Question

【題目】圖示電路中，電源電壓恒定，定值電阻電阻R0=10Ω，滑動變阻器R標有“50Ω 1.0A”．把滑片P移至某一位置，閉合S1，當S2分別斷開和接“1”時，電流表示數分別為0.4A和0.6A．

（1）求電源電壓；

（2）求開關S2接“1”時，滑動變阻器10s內消耗的電能；

（3）用量程為0~3V的電壓表替換電流表，S2改接“2”，閉合S1，移動滑片P，求R0的電功率的最小值．

Answer 1

【答案】（1）4V；（2）8J；（3）0.1W。

【解析】

由題知，當S1閉合，S2斷開時，是R0的簡單電路，此時電流表為0.4A；當S1閉合，S2接“1”時，R0與R并聯，電流表測干路電流，此時電流表為0.6A；

（1）．電源電壓：

U=I0R0=0.4A×10Ω=4V；

（2）．開關S2接“1”時，通過滑動變阻器的電流為：

I=0.6A-0.4A=0.2A，

滑動變阻器10s內消耗的電能：

W=UIt=4V×0.2A×10s=8J；

（3）．用量程為0~3V的電壓表替換電流表，S2改接“2”，閉合S1時，R0與R串聯，電壓表測變阻器R的電壓，當變阻器接入阻值為0時，電壓表示數為0，R0電功率最大，調節滑片P當電壓表示數達到3V時，電阻R0消耗功率最小，根據串聯電路電壓分配與電阻成正比可知，此時變阻器R的電阻為R0的3倍（即R=30Ω），此時電路中電流：

I′===0.1A，

R0的功率：

P小=U0I′=(4V-3V)×0.1A=0.1W。

答：（1）．電源電壓是4V；

（2）．開關S2接“1”時，滑動變阻器10s內消耗的電能是8J；

（3）．用量程為0~3V的電壓表替換電流表，S2改接“2”，閉合S1，移動滑片P，R0的電功率的最小值是0.1W。