践行者初中物理电学典题详解第324题

27.（8分）如图甲所示电路中，电源电压保持不变，电压表量程可选，电流表量程为0~0.6A，滑动变阻器R2标有“1A”字样，最大阻值未知.闭合开关S1、S3，断开开关S2，将滑动变阻器R2的滑片P从b端移动到a端，得R1的“U-I”关系图像如图乙所示.

⑴求电阻R1的阻值和R2的最大阻值；

⑵若闭合开关S2、S3，断开开关S1，使R的滑片P位于a端，此时电流表示数为0.42A，求R3通电50s产生的电热；

⑶若闭合开关S1、S3，断开开关S2，且电压表的量程为0~3V，在保证电路元件都安全的情况下，求电路总功率的变化范围.

解析:1当只闭合开关S1、S3时:

1.1分析电路图可知:

①R3短路，R1与R2串联，

②V测R1两端电压U1，

③A测量电路中的电流I，

④R2阻值随滑片向左移动变小，a端为0，

向右变大，b端最大为R2max；

1.2分析乙图可知:

①乙图是R1的U1-I图像，

②当Imin=0.1A时，U1min=1V，

此时R2滑片置于b端，且R2=R2max

当Imax=0.6A时，U1max=6V，

此时R2滑片置于a端，且R2=0，

则R1=U1min/Imin=U1max/Imax=10Ω，

U=ImaxR1=0.6A×10Ω=6V，

R2max=U2max/Imin

(U-U1min)/Imin

=(6V-1V)/0.1A

=50Ω；

2当只闭合S2与S3，且R2滑片置于a端时:

2.1分析电路图可知:

①R2以最大阻值接入电路中，即R2=50Ω，

②R断路，R2与R3并联，

③A测干路电流I'；

2.2由题意可知:

①U=6V，

②I'=0.42A，

③R2=50Ω，

④t=50s，

则I2=U/R2=6V/50Ω=0.12A，

则I3=I'-I2=0.42A-0.12A=0.3A，

则Q=W3=UI3t

=6V×0.3A×50s

=90J；

3若只闭合S1与S3时:

3.1由题意可知:

①电压表的量程为0~3V，

则U1max=3V，

所以Imax=U1max/R1=3V/10Ω=0.3A，

则Pmax=UImax=6V×0.3A=1.8W，

②当R2滑片置于b端时，R2max=50Ω，

则Rmax=R1+R2max=10Ω+50Ω=60Ω，

则Imin=U/Rmax=6V/60Ω=0.1A，

所以Pmin=UImin=6V×0.1A=0.6W，

所以在保证电路元件都安全的情况下，

电路总功率的变化范围当0.6~1.8W。

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