Question

在图所示的电路中，电源电压为9伏且不变，变阻器R₂标有“10Ω 2A”字样．闭合电键S，当滑片移到某一位置时，电流表示数为0.4安，电压表示数为1伏．求：
①此时滑动变阻器消耗的电功率P₂．
②定值电阻R₁的电阻值．
③现可用A：12欧、B：18欧的定值电阻来替换R₁，或用标有“20Ω  2A”字样的滑动变阻器C替换R₂，要求：在移动变阻器滑片P的过程中，使电流表和电压表的示数分别能达到某个量程的最大值，且电路能正常工作．
第一，满足上述要求时，电压表应选用0～______V量程．
第二，满足上述要求时，所选用替换R₁或R₂的元件：______（选填字母）．
第三，满足上述要求时，电压表示数的最小值．（写明必要理由）

Answer

（1）由电路图可知，R1、R2串联，电压表的滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中电流；根据P=UI求出动变阻器消耗的电功率；根据串联电路电压特点求出R1两端的电压，利用欧姆定律求出R1的电阻值．
（2）①根据题意可知，在调节滑动变阻器的过程中应使两表能分别达到某个量程的最大值，分别分析两电阻接在电路中时的电流及电压范围可得出应选择电压表的量程和应选的电阻；②串联电路电压特点和欧姆定律可知，当电路中电流最大时，求出电压表示数的最小值．
【解析】
（1）此时滑动变阻器消耗的电功率P2=U2I=1V×0.4A=0.4W；
（2）R1两端的电压为U1=U-U2=9V-1V=8V，
电阻R1的电阻值为R1===20Ω；
（3）题中要求电压表能达的最大值，若选0～15V量程，因总电压为9V，所以无论选择哪一电阻都不能使电压值达到15V，故电压表量程只能为0～3V；
电流表也要能达到最大电流，若接12Ω电阻时，电路中的最大电流Im1===0.75A；
若接18Ω，电路中的电流Im2===0.5A； 即电路中能达到的最大值只能为0.6A，故电流表量程只能选0～0.6A；
若20Ω  2A”字样的滑动变阻器C替换R2，则达到最大电流时，电路中的总电阻为R总===15Ω＜R1；
故只能选12Ω的电阻A来代替R1．
由串联电路电压特点和欧姆定律可知，当电路中电流最大时，电压表示数的最小值，则
U1大=I大R1=0.6A×12Ω=7.2V，
U2小=U-U1大=9V-7.2V=1.8V．
答：①此时滑动变阻器消耗的电功率为0.4W；②定值电阻R1的电阻值为20Ω；③第一、3；第二、A；第三、U1大=I大R1=0.6A×12Ω=7.2V，U2小=U-U1大=9V-7.2V=1.8V．