33.(答案含评分细则)「2026四川成都期中,★★☆」(6分)如图所示电路中,电源电压恒定不变,$R_1$为$10\ \Omega$的定值电阻,电流表的测量范围为0~0.6 A,$R_2$为滑动变阻器,铭牌上标有“50 Ω 2 A”字样;当开关S闭合、$S_1$断开时,电流表示数为0.4 A。求:
(1)电源电压;
(2)当开关S、$S_1$均闭合时,为保证电路安全,滑动变阻器$R_2$允许调节到的最小阻值。

(1)电源电压;
(2)当开关S、$S_1$均闭合时,为保证电路安全,滑动变阻器$R_2$允许调节到的最小阻值。
答案
33.解析 (1)开关 S 闭合、$S_1$ 断开时,电路为 $R_1$ 的简单电路,此时电流表示数为 0.4 A,则电源电压为 $U=IR=0.4\ \mathrm{A}×10\ \Omega=4\ \mathrm{V}$。 .............................. (2 分)
(2)当开关 S、$S_1$ 均闭合时,两电阻并联,电流表测量干路电流,并联电路各支路两端电压等于电源电压;电流表的最大测量值为 0.6 A,经过 $R_1$ 的电流为 0.4 A,则经过滑动变阻器的最大电流为 $I_{滑max}=I_{max}-I=0.6\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$, .............................. (2 分)
滑动变阻器允许调节到的最小阻值为 $R_{滑min}=\frac{U}{I_{滑max}}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$。 .............................. (2 分)
(2)当开关 S、$S_1$ 均闭合时,两电阻并联,电流表测量干路电流,并联电路各支路两端电压等于电源电压;电流表的最大测量值为 0.6 A,经过 $R_1$ 的电流为 0.4 A,则经过滑动变阻器的最大电流为 $I_{滑max}=I_{max}-I=0.6\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$, .............................. (2 分)
滑动变阻器允许调节到的最小阻值为 $R_{滑min}=\frac{U}{I_{滑max}}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$。 .............................. (2 分)
解析
【分析】
先明确不同开关状态下的电路连接:当S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,电流表测R₁的电流,可通过欧姆定律计算电源电压;当S、S₁均闭合时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流,并联电路各支路电压等于电源电压,结合电流表量程确定干路最大电流,进而求出滑动变阻器的最大电流,再用欧姆定律计算滑动变阻器允许的最小阻值。
【解析】
(1) 当开关S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,电流表测通过R₁的电流,即$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $。
根据欧姆定律$ U = I_1 R_1 $,代入数据得电源电压:
$ U = 0.4\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 4\ \mathrm{V} $。
(2) 当开关S、S₁均闭合时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流。
并联电路中各支路独立工作,通过R₁的电流仍为$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $;电流表量程为0~0.6 A,故干路最大电流$ I_{\mathrm{max}} = 0.6\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流特点,通过滑动变阻器的最大电流:
$ I_{2\mathrm{max}} = I_{\mathrm{max}} - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.4\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A} $。
并联电路各支路电压等于电源电压,即$ U_2 = U = 4\ \mathrm{V} $,则滑动变阻器允许调节的最小阻值:
$ R_{2\mathrm{min}} = \frac{U}{I_{2\mathrm{max}}} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 20\ \Omega $。
【答案】
(1) 电源电压为4 V;(2) 滑动变阻器允许调节到的最小阻值为20 Ω。
【知识点】
欧姆定律、并联电路特点
【点评】
本题结合开关状态分析电路,考查并联电路规律与欧姆定律的应用,需明确电流表测量对象,利用量程确定最大电流,属于中等难度的电路计算题,解题思路清晰,步骤明确。
【难度系数】
0.6
先明确不同开关状态下的电路连接:当S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,电流表测R₁的电流,可通过欧姆定律计算电源电压;当S、S₁均闭合时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流,并联电路各支路电压等于电源电压,结合电流表量程确定干路最大电流,进而求出滑动变阻器的最大电流,再用欧姆定律计算滑动变阻器允许的最小阻值。
【解析】
(1) 当开关S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,电流表测通过R₁的电流,即$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $。
根据欧姆定律$ U = I_1 R_1 $,代入数据得电源电压:
$ U = 0.4\ \mathrm{A} × 10\ \Omega = 4\ \mathrm{V} $。
(2) 当开关S、S₁均闭合时,R₁与R₂并联,电流表测干路电流。
并联电路中各支路独立工作,通过R₁的电流仍为$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $;电流表量程为0~0.6 A,故干路最大电流$ I_{\mathrm{max}} = 0.6\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流特点,通过滑动变阻器的最大电流:
$ I_{2\mathrm{max}} = I_{\mathrm{max}} - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.4\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A} $。
并联电路各支路电压等于电源电压,即$ U_2 = U = 4\ \mathrm{V} $,则滑动变阻器允许调节的最小阻值:
$ R_{2\mathrm{min}} = \frac{U}{I_{2\mathrm{max}}} = \frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 20\ \Omega $。
【答案】
(1) 电源电压为4 V;(2) 滑动变阻器允许调节到的最小阻值为20 Ω。
【知识点】
欧姆定律、并联电路特点
【点评】
本题结合开关状态分析电路,考查并联电路规律与欧姆定律的应用,需明确电流表测量对象,利用量程确定最大电流,属于中等难度的电路计算题,解题思路清晰,步骤明确。
【难度系数】
0.6
登录