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?
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===20Ω;
(2)图1和图2中,
∵I=,且U1:U2=2:1,
∴===,
∵P=I2R,且P2:P3=8:3,
∴==()2×=()2×=,
解得:R3=30Ω,
∵电源的电压不变,
∴===,
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串=R1+R2+R3=10Ω+20Ω+30Ω=60Ω,
图3中的总电阻:
=++=++=,
即R并=,
∴====.
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.