第1课时 电阻的测量
题组1 伏安法
1.要测量某一小灯泡的电阻,只要用 测出灯泡两端的 ,用 测出通过灯泡的 ,即可用欧姆定律的变形公式
计算出灯泡的电阻。这种测量电阻的方法叫做伏安法。?
2.如图1所示是某同学设计的“伏安法测电阻”的实验电路,图中a是 表,b是 表。闭合开关,为使a表的示数增大,变阻器的滑片P应向 端移动;为使b表的示数减小,变阻器的滑片P应向 端移动。?
图1
图2
3.小英按图2甲所示的电路图连接实验电路,测量电阻Rx的阻值。闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片P后,观察到电压表和电流表的示数分别如图乙、丙所示,则电压表的示数为
V,电流表的示数为 A,待测电阻Rx的阻值为 Ω。?
题后反思
电阻的大小与电压、电流无关,但可以通过测量对应的电压和电流计算出电阻,这种用电压表和电流表测量电阻的方法叫伏安法。
题组2 测小灯泡的电阻
4.如图3甲所示,在“伏安法测小灯泡的电阻”实验中,闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到最 端。闭合开关后,要使小灯泡的亮度增加,应将滑片向 端移动。若考虑温度对灯丝电阻的影响,图乙中能正确反映通过灯泡的电流和灯泡两端电压关系的图像是 (选填“A”“B”或“C”)。?
图3
5.在如图4所示的“伏安法测小灯泡电阻”实验中,闭合开关,小明发现电流表有示数,但示数较小,小灯泡不亮。接下来应进行的操作是
( )
图4
A.更换一个同样规格的小灯泡
B.更换电压表所使用的量程
C.检查电路中是否存在断路故障
D.减小滑动变阻器接入电路的阻值
6.小明在做“测量小灯泡的电阻”实验时,使用的小灯泡正常工作时的电压为2.5
V,电源电压为3
V。小明现已连接了部分电路,如图5甲所示。
图5
(1)在已连接的电路中,有一不当之处是 。?
(2)请用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。
(3)当小灯泡正常发光时,电流表的示数如图乙所示,电流大小为 A。小灯泡正常发光时的电阻为 Ω。(电阻的计算结果保留一位小数)?
(4)小明的实验记录和有关计算如下表所示。从表格设计看,小明计划把四次电阻的平均值作为小灯泡的电阻值,他认为这样可以减小误差。你认为小明的做法是 (选填“正确”或“错误”)的。从表中数据看,不同电压下小灯泡的电阻值不同,这是灯丝电阻受 影响导致的。?
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R'/Ω
1
2.5
2
2.1
0.26
8.1
3
1.7
0.24
7.1
4
1.3
0.21
6.2
7.实践小组的同学们做“伏安法测小灯泡电阻”的实验,小灯泡正常工作时电压为2.5
V(阻值约为10
Ω),滑动变阻器规格为“20
Ω 1
A”。
图6
(1)请你用笔画线代替导线,将图6甲中的电路连接完整。(导线不得交叉)
(2)滑动变阻器在实验中除保护电路的作用外,还有 的作用。同学们把电路元件接入电路,刚接好最后一根导线,灯泡就立即发光,发生这种现象的原因可能是
。?
(3)经检查无误后,接通电路,向左滑动滑动变阻器的滑片P,观察到 ,表明小灯泡正常发光,此时电流表示数如图乙所示,则小灯泡正常发光时的阻值为 (计算结果保留一位小数)Ω。继续向左滑动滑片,则可能出现的现象有 (写出一条即可)。?
(4)实验结束后,小组同学根据实验数据,绘制了如图丙所示的图像,分析图像可得出结论:?
。?
题后反思
“测小灯泡电阻”的实验分析:
(1)滑动变阻器在电路中的作用:①保护电路;②改变灯泡两端的电压,多次测量,从而得出灯丝电阻与温度的关系。
(2)闭合开关时,若灯泡不发光,可先移动滑动变阻器的滑片,再判断电路是否有故障。
(3)当灯泡两端的电压及通过的电流改变时,灯泡的亮度随之改变,灯丝的温度发生变化,灯丝电阻改变,所以不能通过求电阻平均值的方法减小测量误差。
题组3 伏安法测定值电阻的阻值
8.有一个阻值未知的电阻Rx,要测出它的阻值,如图7所示是小虎做实验时连接的实物图,请你指出其中的错误或不妥之处。
图7
(1)
;?
(2)
;?
(3)
。?
9.如图8所示是“伏安法测电阻”的实验电路图,R为待测电阻,阻值约为5
Ω。实验器材有:滑动变阻器(规格为“10
Ω 2
A”)、电压表(量程分别为0~3
V、0~15
V)、电流表(量程分别为0~0.6
A、0~3
A)、电源(3节新干电池串联)。为使测量时能较准确地读数(指针最好偏过中间刻度线),则电压表应选 的量程,电流表应选 的量程;为了保证两电表安全,应控制滑动变阻器的阻值大约在 的范围内移动。?
图8
10.如图9甲所示是小明测量未知电阻R1阻值的实物电路图。
图9
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到最 (选填“左”或“右”)端。?
(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0
V,此时电流表的指针位置如图乙所示,则电流表的示数为 A,本次测得R1的阻值为 Ω。?
(3)现有另一个未知电阻R2(阻值约为400
Ω),若仅将图甲中的R1替换为R2,其他器材和电路连接不变,则不能测出R2的值,其原因是实验中 表无法读数。?
11.小明在学校实验室用伏安法测量电阻的阻值,他设计并连接了如图10所示的电路,经实验得到表格中的数据(电源电压U源=3
V)。
图10
序号
电压表示数U/V
电流表示数I/A
待测电阻Rx/Ω
1
2.0
0.08
25.0
2
1.5
0.13
11.5
3
1.0
0.15
6.7
4
0.5
0.22
2.3
(1)分析数据发现,根据实验原理Rx=测得Rx的阻值(如记录表中第四列所示)远超过误差允许范围,产生这一错误的原因是小明在连接电路时 。
(2)小明认真分析后,认为利用以上数据也可求得待测电阻的阻值,则正确计算待测电阻阻值的表达式为Rx'= (用U源、U、I)表示,代入数据可得Rx'= (计算结果保留一位小数)Ω。?
题后反思
“伏安法测量定值电阻的阻值”实验分析:
滑动变阻器在电路中的作用:①保护电路;②改变定值电阻两端电压进行多次测量,求平均值以减小测量误差。
12.物理兴趣小组的同学利用学过的知识,测量定值电阻Rx的阻值。
图11
(1)同学们利用图11甲所示的电路测量Rx的阻值,测量数据和结果如下表:
实验次数
电压U/V
电流I/mA
电阻Rx/Ω
1
2.0
2.30
870
2
2.5
2.90
862
3
4.0
4.70
851
根据表格中的数据可求得该电阻的阻值是 。?
(2)同学们发现该电阻的标定阻值为1000
Ω,为什么测量值与标定值之间有较大偏差?他们查阅资料寻找原因,发现平时认为电阻为零的电流表和电阻无穷大的电压表实际上都有一定的内阻,只是电压表的内阻比较大,电流表的内阻比较小,但都会对测量结果产生影响。然后,同学们找来他们使用的电流表和电压表的说明书,说明书显示:
电压表:量程0~6
V,内阻6000
Ω;
电流表:量程0~10
mA,内阻40
Ω。
根据这些信息,可判断图甲电路中由于 (选填“电流表”或“电压表”)内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。?
(3)小组同学经过思考,改成利用图乙进行实验,测量数据和结果如下表:
实验次数
电压U/V
电流I/mA
电阻Rx/Ω
1
2.0
1.92
1042
2
2.5
2.45
1020
3
4.0
3.75
1067
比较两次测量结果,同学们做出了以下分析,你认为正确的是 。(填序号)?
A.测量该定值电阻选择图乙中电路更合适
B.用电压表和电流表测量得到的电阻值都会偏大或偏小
C.选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值
(4)根据以上的探究,如果需要测量阻值约20
Ω的小阻值电阻时,选用了合适量程的电压表和电流表后,为了使测量结果更精确,应选择图甲、乙中的哪一电路?并说明理由。
答案
第1课时 电阻的测量
1.电压表 电压 电流表 电流 R=
2.电压 电流 右 左
3.2 0.5 4
4.右 左 C
5.D [解析]
若滑动变阻器接入电路的阻值太大,使小灯泡两端电压太小,通过小灯泡的电流会很小,可能导致小灯泡不发光,这时可以移动滑动变阻器滑片,观察小灯泡是否发光。
6.(1)开关闭合
(2)如图所示
(3)0.28 8.9
(4)错误 温度
7.(1)如图所示
(2)改变小灯泡两端的电压及电路中的电流
电路连接过程中开关没有断开
(3)电压表示数为2.5
V时 8.3 小灯泡变亮
(4)小灯泡两端的电压和电流之比不是定值
[解析]
(1)因为小灯泡正常工作时的电压为2.5
V,所以电压表选用0~3
V的量程,电压表与灯泡并联且正接线柱与小灯泡的右接线柱相连;滑动变阻器“一上一下”的串联在电路中;小灯泡正常工作时的电压为2.5
V,小灯泡正常发光时的电阻约为10
Ω,由欧姆定律可知,小灯泡正常发光时的电流约为I===0.25
A,故电流表选用小量程且与灯泡串联。
(2)滑动变阻器的基本作用是保护电路,此实验中主要作用是改变小灯泡两端的电压及电路中的电流;连接好最后一根导线,灯泡立即发光,说明连接电路时没有断开开关。
(3)检查无误后,接通电路,向左移动滑动变阻器的滑片P,观察到电压表的示数为2.5
V时,表明小灯泡正常发光;图乙中电流表选用小量程,分度值为0.02
A,示数为0.3
A,则小灯泡的电阻:RL===8.3
Ω;滑片向左移动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,电路的电流增大,灯泡变亮。
(4)由图丙可知小灯泡两端的电压和电流之比不是定值,即小灯泡的电阻是变化的。
8.(1)电流表的正、负接线柱接反了
(2)电压表的量程选择过大
(3)滑动变阻器接入了下面的两个接线柱
9.0~3
V 0~0.6
A 2.5~10
Ω
[解析]
(1)由图知,待测电阻R与变阻器串联,电压表测R两端的电压,电流表测电路中的电流;电源是3节新干电池串联,则电源电压为4.5
V,若电压表用0~15
V量程,则无论怎样调节变阻器,电压表指针的偏转角度都太小,不会偏过中间刻度线,所以电压表应选0~3
V的量程;当电压表的示数最大为3
V时,由欧姆定律可得,电路的最大电流约:I===0.6
A,故电流表应选0~0.6
A的量程。
(2)电流表选0~0.6
A的量程,电路的最大电流为0.6
A,由欧姆定律和串联电路的规律,变阻器连入电路的最小电阻:R滑小=R总小-R=-R=-5
Ω=2.5
Ω;因滑动变阻器的最大阻值为10
Ω,所以为了保证两电表安全,应控制滑动变阻器的阻值在2.5~10
Ω的范围内移动。
10.(1)右 (2)0.16 12.5 (3)电流
[解析]
(1)闭合开关前,滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处,即滑片应滑到最右端。(2)某次实验中,移动滑片使电压表示数为2.0
V,此时电流表的指针位置如图乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02
A,则电流表的示数为0.16
A,由欧姆定律可得:R1===12.5
Ω。(3)电源电压为3
V,将R1替换为另一个未知电阻R2(阻值约为400
Ω),由欧姆定律可知,电路中的最大电流:I'===0.0075
A,小于电流表的分度值(0.02
A),故若仅将图甲中的R1替换为R2,其他器材和电路连接不变,则不能测出R2的阻值,原因是实验中电流表无法读数。
11.(1)电压表并联在了滑动变阻器两端
(2) 12.2
[解析]
(1)由表中数据可知,电压表的示数减小时,电路中的电流增大,且电阻的阻值减小,说明电压表并联在了滑动变阻器两端。
(2)根据串联电路的电压特点,定值电阻两端的电压:Ux=U源-U,由欧姆定律可知,定值电阻的阻值:Rx'==,
将序号1的数据代入上式得,Rx1'====12.5
Ω;同理可算出序号2、3、4的电阻分别为11.5
Ω、13.3
Ω、11.4
Ω,
则平均电阻:Rx'==12.2
Ω。
12.(1)861
Ω (2)电压表 (3)ABC
(4)选择图甲电路,理由:电压表内阻远大于20
Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数更接近真实的电流。
[解析]
(1)为提高测量的准确程度,取平均值作为测量结果,Rx==861
Ω。
(2)图甲中,电压表与待测电阻并联,有电流通过电压表,由并联电路电流的规律知,电流表示数大于通过待测电阻的实际电流,则图甲电路中由于电压表内阻的影响,使测量结果产生较大偏差。
(3)根据题意可知,电压表内阻与待测电阻差别不大,故图甲中通过电压表的电流较大,电流表示数与通过待测电阻的实际电流差别较大,故图甲测量误差较大。待测电阻远大于电流表内阻,故用图乙测电阻,由分压原理,电流表分得的电压较小,电压表示数比较接近Rx两端实际电压,电流表测量的电流是准确的,则测量误差较小,故测量该定值电阻选择图乙电路更合适,A正确。用电压表和电流表测量得到的电阻值都会偏大或偏小,B正确。选择合适的电路,测得的电阻值偏差会减小,更接近真实值,C正确。
(4)20
Ω的电阻与电流表内阻差别较小,若用图乙中电路,电流表分得电压较大,误差较大;若用图甲中电路,因电压表内阻远大于20
Ω,故通过电压表的电流很小,电流表示数更接近真实电流,为了使测量结果更精确,应选择图甲电路。第2课时 欧姆定律在串、并联电路中的应用
题组1 欧姆定律在串、并联电路中的计算
1.甲、乙两滑动变阻器的铭牌上分别标有“10
Ω 0.5
A”“20
Ω 1
A”的字样,若将甲、乙滑动变阻器串联接在同一电源上,为了电路安全,电源电压最大值为 V;若将甲、乙滑动变阻器并联接在同一电源上,为了电路安全,电源电压最大值为 V,干路电流最大值为 A。?
2.某照明灯正常工作时电压为36
V,电阻为24
Ω,则该照明灯正常工作时的电流为 A;如果电源电压是48
V,为使照明灯正常发光,可以在电路中
联一个阻值为 Ω的电阻。
3.如图2所示,电源电压为9
V且保持不变,闭合开关S时,电压表的示数为5.4
V,电流表的示数为0.6
A,则R1= Ω。?
图2
图3
4.如图3所示电路,电源电压为3
V,R1、R2、R3阻值均为10
Ω,闭合开关S,电压表的示数为 V,电流表的示数为 A。?
5.如图4甲所示,已知定值电阻R1的阻值为30
Ω,闭合开关时整个电路正常工作,两电流表的指针指在同一位置,如图乙所示。设电源电压保持不变,求:
(1)电源电压U。
(2)通过定值电阻R2的电流。
(3)现用一个未知阻值的定值电阻Rx替换电阻R1或R2,替换后只有一个电流表的示数发生了变化,请判断Rx替换的是电阻R1还是R2。
(4)若替换后电流表的示数减少了0.3
A,未知电阻Rx的阻值是多大。
图4
题后反思
(1)串联电路:电流相等,即I=I1=I2;总电压等于各个用电器两端的电压之和,即U=U1+U2;总电阻等于各个电阻之和,即R总=R1+R2;应用欧姆定律计算时,注意U、I、R对应于同一导体或同一段电路。(2)并联电路:电压相等,即U=U1=U2;干路中的电流等于各支路的电流之和,即I=I1+I2;总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和,即=+;应用欧姆定律计算时,同样注意U、I、R对应于同一导体或同一段电路。
题组2 欧姆定律在动态电路中的计算
6.如图5所示,电源电压保持不变,同时闭合开关S、S1时,电压表的示数为3
V,电流表示数为0.3
A,则R2的阻值为 Ω;闭合开关S,断开S1时,电压表的示数为2
V,电路中的电流为 A,电阻R1的阻值为 Ω。?
图5
图6
7.如图6甲所示,电源电压保持不变,R1=10
Ω。闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从a端滑到b端,两电表的示数变化关系如图乙所示,则R2的最大阻值为 。?
8.
如图7所示,滑动变阻器R2的最大阻值与定值电阻R1相等,闭合开关S,当滑片P在a端时,电压表的示数为2
V,则电源电压为 V,此时电流表的示数为I1;当滑片P在b端时,电流表的示数为I2,则I1∶I2= 。?
图7
图8
图9
9.[2020·娄底]
如图8所示的电路中,电源电压为13.5
V,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P从b端移动到a端,电流表的示数由0.18
A变为0.54
A,则定值电阻R0= Ω,滑片位于b端时,电压表的示数为 V。?
10.如图9所示电路,电源电压保持不变,滑动变阻器最大阻值为20
Ω,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P滑到a端时,电流表的示数为0.75
A,此时电阻R两端电压为 V;当滑动变阻器的滑片P滑到b端时,电流表的示数为1.25
A,则电阻R的阻值为 Ω。
11.如图10所示的电路中,电源电压恒定不变,已知R1=3R2。当S1闭合,S2断开时,电压表的示数为3
V,电流表的示数为0.4
A,电阻R1为 Ω;当S1断开,S2闭合时,电流表的示数为 A。?
图10
12.如图11所示的电路中,电源电压不变,定值电阻R1=10
Ω,滑动变阻器R2标有“50
Ω 1
A”的字样,电压表的量程为0~3
V,电流表的量程为0~0.6
A。当闭合开关S,滑片P位于某一位置时,电压表的示数为3
V,电流表的示数为0.4
A,则通过滑动变阻器R2的电流为 A;为确保电路的安全,R2的取值范围是 Ω。
图11
13.如图12所示电路,电源电压为18
V且保持不变,滑动变阻器R2上标有“30
Ω 2
A”的字样,闭合开关S后,当电流表的示数为1
A时,电压表的示数为10
V,求:
(1)电阻R1的阻值。
(2)移动滑片,电路达到的最小电流。
(3)在电压表和电流表不改变量程的情况下,为使电路正常工作,滑动变阻器R2连入电路的阻值范围。(电压表和电流表为实验室常用的双量程电表)
图12
14．如图13所示,电源电压保持不变,电流表的量程为0~0.6
A,电压表的量程为0~15
V,R1=20
Ω,滑动变阻器R2的规格为“100
Ω 1
A”。
(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电流表示数为0.4
A,求电源电压。
(2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,滑动变阻器滑片置于中点位置时,电压表的示数为4
V,求R3的阻值。
(3)闭合开关S1、S2和S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器R2的阻值变化范围。
图13
题后反思
(1)由开关的断开或闭合引起的电路变化,需要注意判断接入电路的电阻个数变化或电阻串、并联关系的变化,然后根据欧姆定律进行计算。
(2)由滑动变阻器引起的电路变化,需要注意电流表、电压表的限制范围,据此应用欧姆定律计算滑动变阻器的可变化范围。
答案
1.15 5 1.5
2.1.5 串 8 [解析]
照明灯正常工作时的电流:IL===1.5
A。电源电压为48
V,大于灯泡正常工作时的电压,为使照明灯正常发光,应串联一个电阻分压;因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的总电阻:R总===32
Ω;因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,串联电阻的阻值:R=R总-RL=32
Ω-24
Ω=8
Ω。
3.6
4.3 0.6
[解析]
由电路图可知,R1、R2和R3并联,电压表测电源电压,则电压表的示数为3
V;电流表测通过R2和R3的电流之和,则I=I2+I3=+=+=0.3
A+0.3
A=0.6
A,故电流表的示数为0.6
A。
5.(1)由电路图可知,R1与R2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测R1所在支路的电流。因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,且两电流表指针的位置相同,所以,电流表A的量程为0~3
A,分度值为0.1
A,示数为1.5
A,即干路电流I=1.5
A,电流表A1的量程为0~0.6
A,分度值为0.02
A,示数为0.3
A,即通过R1的电流I1=0.3
A,因并联电路中各支路两端的电压相等,则电源电压:U=U1=I1R1=0.3
A×30
Ω=9
V。
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以通过电阻R2的电流:I2=I-I1=1.5
A-0.3
A=1.2
A。
(3)由题知,用电阻Rx替换电阻R1、R2中的一个,替换后只有一个电流表的示数发生了变化;若用Rx替换电阻R1,则电流表A1所在支路的电阻发生变化,电流表A1的示数会发生变化,同时干路电流也会发生变化,即电流表A的示数发生变化,不符合题意;因此Rx替换的是电阻R2。
(4)替换后电流表示数减少了0.3
A,则干路电流变为I'=I-ΔI=1.5
A-0.3
A=1.2
A,
根据并联电路中干路电流等于各支路电流之和可知,此时通过Rx的电流为Ix=I'-I1=1.2
A-0.3
A=0.9
A,Rx的阻值:Rx===10
Ω。
6.10 0.2 5
[解析]
闭合开关S、S1时,电路为R2的简单电路,电压表测电源两端的电压,电流表测电路中的电流,则电源的电压U=3
V,电路中的电流I=0.3
A,R2的阻值:R2===10
Ω。
闭合开关S,断开S1时,R1与R2串联,电压表测R2两端电压,电流表测电路中的电流,因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的电流:I'===0.2
A;因串联电路中总电压等于各分电压之和,所以,R1两端的电压:U1=U-U2=3
V-2
V=1
V,则R1的阻值:R1===5
Ω。
7.20
Ω
8.4 1∶1
[解析]
由图可知,电阻R1和变阻器R2串联,电流表测量通过电路的电流,其中滑动变阻器R2下面两接线柱接入电路,电压表接在滑片P与b接线柱之间,移动滑片P时R2接入电路的阻值不发生改变,故滑片P在a端和b端时,电路中电流不变,即电流表两次示数之比I1∶I2=1∶1。当滑片P在a端时,电压表测滑动变阻器R2最大阻值时两端的电压,为2
V,由题知滑动变阻器R2的最大阻值与定值电阻R1相等,则定值电阻两端的电压也为2
V,电源电压U=U1+U2=2
V+2
V=4
V。
9.25 9
[解析]
由图可知,电阻R0与变阻器R串联,当滑片P从b端移动到a端时,电流表示数从0.18
A变为0.54
A,根据欧姆定律有0.18
A=,0.54
A=,解得R0=25
Ω,R=50
Ω;滑片位于b端时,I=0.18
A,电压表示数为U=IR=0.18
A×50
Ω=9
V。
10.0 30 [解析]
当滑动变阻器的滑片P移到a端时,电阻R短路,此时电阻R两端电压为0
V,电路为R1的简单电路,电流表测电路中的电流,由I=可得,电源电压:U=IR1=0.75
A×20
Ω=15
V;当滑动变阻器的滑片P移到b端时,电阻R与R1并联,电流表测干路电流,此时电路的总电阻:R总===12
Ω,因并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,所以,=+,即=+,解得:R=30
Ω。
11.30 0.3
[解析]
由图可知,当S1闭合,S2断开时,两电阻并联,电流表测干路电流,电压表测电源电压,根据欧姆定律和并联电路的电流特点可知:I=I1+I2=+=+=0.4
A,解得:R2=10
Ω,R1=3R2=30
Ω;当S1断开,S2闭合时,两电阻仍并联,电流表测R2中的电流,电压表仍测电源电压,电流表示数为I'===0.3
A。
12.0.1 10~50
[解析]
由电路图可知,R1与R2并联,电压表测电源两端的电压,电流表测干路电流。由电压表的示数可知,电源电压U=3
V,因并联电路中各支路两端的电压相等,故流过R1的电流:I1===0.3
A,因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,流过滑动变阻器R2的电流:I2=I-I1=0.4
A-0.3
A=0.1
A。因滑动变阻器允许通过的最大电流为1
A,电流表的量程为0~0.6
A,故在保证安全的前提下,干路电流最大为0.6
A,此时流过滑动变阻器的电流:I2'=I大-I1=0.6
A-0.3
A=0.3
A,则滑动变阻器接入电路中的最小阻值:R2===10
Ω,所以,R2的取值范围是10~50
Ω。
13.(1)由电路图可知,R1、R2串联,电压表测R1两端的电压,电流表测电路中的电流,电阻R1的阻值:R1===10
Ω。
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,则电路中的最小电流:I最小===0.45
A。
(3)因为电流表示数为1
A时,电压表示数为10
V,因此电流表选用的量程为0~3
A,电压表选用的量程为0~15
V,而滑动变阻器允许通过的最大电流为2
A,为了保证电路的安全,电压表的最大示数为15
V,则通过定值电阻R1的最大电流:I最大===1.5
A,
因此电路允许通过的最大电流为1.5
A;
电路的最小总电阻:R===12
Ω,
则滑动变阻器接入电路的最小阻值:R最小=R-R1=12
Ω-10
Ω=2
Ω;
当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电路中的电流最小,电压表示数最小,各电路元件均安全,因此滑动变阻器接入电路的阻值范围为2~30
Ω。
14.(1)闭合开关S1,断开开关S2、S3,电路为R1的简单电路,电流表示数为0.4
A,
根据欧姆定律可得,电源电压:
U=I1R1=0.4
A×20
Ω=8
V。
(2)闭合开关S3,断开开关S1、S2,R2、R3串联,滑动变阻器滑片置于中点位置时,电压表(测变阻器两端电压)的示数为4
V,则电路中的电流:I2===0.08
A,
根据串联电路的规律和欧姆定律可得,R3的阻值:R3===50
Ω。
(3)闭合开关S1、S2和S3,R1、R2并联,R3短路,电压表测电源电压,电流表测干路电流,
根据并联电路各支路互不影响可知,通过R1的电流为0.4
A不变,
电流表的量程为0~0.6
A,R2的规格为“100
Ω 1
A”,则干路电流最大为0.6
A,
由并联电路电流的规律知,通过变阻器的最大电流:
I最大=I总大-I1=0.6
A-0.4
A=0.2
A,
由欧姆定律可得,变阻器连入电路的最小电阻:R滑小===40
Ω;
当变阻器滑片移动到最左端时,变阻器接入电路的阻值最大,总电流最小,电路安全。故在不损坏电流表、电压表的情况下,滑动变阻器R2的阻值变化范围为40~100
Ω。
