在图甲所示的电路中,R1是定值电阻,R2是规格为 “20 Ω 3 A”的滑动变阻器,在电路中正确连接有一个电压表(图中未画出)。电源电压保持不变,闭合开关S,滑动变阻器的滑片P从b端滑向a端。当滑片P在最右端b处时,电压表示数如图乙所示;P在中点时,电流表的示数为0.8 A,电压表示数如图丙所示(电压表选用的量程与乙图不同)。下列说法正确的是( )
A.电压表并联在R2两端
B.电源电压是9 V
C.R1的阻值是5 Ω
D.R1消耗的最大功率是28.8W
解析:
1.如果电压并联在R1两端,则滑动变阻器向A端移动的过程中,电路中的电流变大,R1两端的电压变大。故电压表的示数增大。可以确定乙图中的电压表为0~3V量程,丙图中则为0~15V量程。其示数分别为:2.4V和4V。R2在中点时,电流中的电流I1=I=0.8A,所以R1的阻值为:
R1= | U1 | = | 4V | =5Ω |
I1 | 0.8A |
而由于在b端时,电压表示数为2.4V,滑变阻器接入电阻最大,为Rp=20Ω,故此时滑动变阻器两端的中的电流及其两端的电压分别为:
Ip=I1=U1’/R1=2.4V/(5Ω)=0.48A
Up=IpRp=0.48A×20Ω=9.6V
电源电压为:
U=U1+Up=2.4V+9.6V=12V
R1消耗的最大功率时,滑动变阻器接入电路电阻为零。故此时功率为:
P1max=U2/R1=(12V)2/5Ω=28.8W
故选项C、D正确。
2.若电压表并联在R2两端,则由于电压表量程不同,且丙图示数小于乙图中电压表的示数,则乙丙两图中电压表的量程分别为0~15V量程和0~3V。故两电压表的示数分别为:12V和0.8V。又由于当电压表示数为0.8V时,电路中的电流为0.8A,故
滑动变阻器的电阻为:
R2=2(U2’/I2’)=2×0.8V/(0.8A)=2Ω
当在b端时,电路中的电流最小,此时滑动变阻器中的电流为:
I2’’=U2’’/R2=12V/(2Ω)=6A>0.8A。而此电流应小于0.8A。故不可能。可见电压表只能并联在R1两端。
答案:C D
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