问题 问答题

如图甲所示,电源电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为R3.现在将滑动变阻器滑片P移至最左端A点,闭合开关S,断开开关S1、S2,此时电压表的示数为U1,电阻R2的电功率为P2;保持开关状态不变,当滑片P移至最右端B点时,电压表的示数为U2,滑动变阻器R3的电功率为P3.已知U1:U2=2:1,P2:P3=8:3,电阻R2两端的电压U和通过它的电流I的关系图象如图乙所示.求:

(1)电阻R2的阻值为多少?

(2)电阻R1的阻值为多少?

(3)保持滑动头P在最右端B点,改变开关S、S1及S2的通断,则电流表的最小示数Imin与电流表的最大示数Imax的比值为多少?

答案

将滑动变阻器滑片P移至最左端A点,闭合开关S,断开开关S1、S2时,等效电路图如图1所示;

保持开关状态不变,当滑片P移至最右端B点时,等效电路图如图2所示;

当S、S1、S2的都闭合时,等效电路图如图3所示.

(1)由乙图可知,当UR2=4V时,IR2=0.2A,

根据欧姆定律可得:

R2=

UR2
IR2
=
4V
0.2A
=20Ω;

(2)图1和图2中,

∵I=

U
R
,且U1:U2=2:1,

I1
I2
=
U1
R1
U2
R2
=
U1
U2
=
2
1

∵P=I2R,且P2:P3=8:3,

P2
P3
=
I21R2
I22R3
=(
I1
I2
2×
R2
R3
=(
2
1
2×
20Ω
R3
=
8
3

解得:R3=30Ω,

∵电源的电压不变,

I1
I2
=
R1+R2+R3
R1+R2
=
R1+20Ω+30Ω
R1+20Ω
=
2
1

解得:R1=10Ω;

(3)保持滑动头P在最右端B点时,图2中电路中的总电阻最大,电路中的电流最小;当S、S1、S2的都闭合时,如图3所示,此时电路中的总电阻最小,电路中的电流最大;

图2中的总电阻:

R=R1+R2+R3=10Ω+20Ω+30Ω=60Ω,

图3中的总电阻:

1
R
=
1
R1
+
1
R2
+
1
R3
=
1
10Ω
+
1
20Ω
+
1
30Ω
=
11
60Ω

即R=

60Ω
11

Imin
Imax
=
U
R
U
R
=
R
R
=
60Ω
11
60Ω
=
1
11

答:(1)电阻R2的阻值为20Ω;

(2)电阻R1的阻值为10Ω;

(3)保持滑动头P在最右端B点,改变开关S、S1及S2的通断,则电流表的最小示数Imin与电流表的最大示数Imax的比值为1:11.

单项选择题
名词解释