1. 如图所示,电源电压为18 V,$R_1$的阻值为15 Ω,滑动变阻器$R_2$上标有“100 Ω 1 A”字样,若电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~15 V,为确保电路安全,当开关S闭合后,滑动变阻器连入电路中的阻值范围是

15
Ω至75
Ω。答案
15 75
解析
【分析】
首先明确电路中$R_1$与$R_2$串联,电流表测串联电路电流,电压表测$R_2$两端电压。要确保电路安全,需同时满足电流表量程(最大电流0.6A)、电压表量程($R_2$两端最大电压15V),结合串联电路规律和欧姆定律,分别计算两种安全条件下滑动变阻器的阻值,最终确定其范围。
【解析】
由电路图可知,$R_1$与$R_2$串联,电流表测串联电路的电流,电压表测$R_2$两端的电压。
1. 确定电路的最大电流:电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,因此电路允许的最大电流$I_{max}=0.6A$。
根据欧姆定律,此时电路总电阻:$R_{总}=\frac{U}{I_{max}}=\frac{18V}{0.6A}=30Ω$。
滑动变阻器接入的最小阻值:$R_{2小}=R_{总}-R_1=30Ω-15Ω=15Ω$。
2. 确定电压表的最大电压:电压表量程为0~15V,因此$R_2$两端的最大电压$U_{2max}=15V$。
此时$R_1$两端的电压:$U_1=U-U_{2max}=18V-15V=3V$。
电路中的电流:$I'=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$。
滑动变阻器接入的最大阻值:$R_{2大}=\frac{U_{2max}}{I'}=\frac{15V}{0.2A}=75Ω$。
综上,滑动变阻器连入电路中的阻值范围是15Ω至75Ω。
【答案】
15;75
【知识点】
串联电路特点;欧姆定律;滑动变阻器的使用
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,解题关键是同时考虑电流表、电压表的量程限制,以及滑动变阻器的额定电流,需分情况计算滑动变阻器的最小和最大阻值,对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
首先明确电路中$R_1$与$R_2$串联,电流表测串联电路电流,电压表测$R_2$两端电压。要确保电路安全,需同时满足电流表量程(最大电流0.6A)、电压表量程($R_2$两端最大电压15V),结合串联电路规律和欧姆定律,分别计算两种安全条件下滑动变阻器的阻值,最终确定其范围。
【解析】
由电路图可知,$R_1$与$R_2$串联,电流表测串联电路的电流,电压表测$R_2$两端的电压。
1. 确定电路的最大电流:电流表量程为0~0.6A,滑动变阻器允许通过的最大电流为1A,因此电路允许的最大电流$I_{max}=0.6A$。
根据欧姆定律,此时电路总电阻:$R_{总}=\frac{U}{I_{max}}=\frac{18V}{0.6A}=30Ω$。
滑动变阻器接入的最小阻值:$R_{2小}=R_{总}-R_1=30Ω-15Ω=15Ω$。
2. 确定电压表的最大电压:电压表量程为0~15V,因此$R_2$两端的最大电压$U_{2max}=15V$。
此时$R_1$两端的电压:$U_1=U-U_{2max}=18V-15V=3V$。
电路中的电流:$I'=\frac{U_1}{R_1}=\frac{3V}{15Ω}=0.2A$。
滑动变阻器接入的最大阻值:$R_{2大}=\frac{U_{2max}}{I'}=\frac{15V}{0.2A}=75Ω$。
综上,滑动变阻器连入电路中的阻值范围是15Ω至75Ω。
【答案】
15;75
【知识点】
串联电路特点;欧姆定律;滑动变阻器的使用
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,解题关键是同时考虑电流表、电压表的量程限制,以及滑动变阻器的额定电流,需分情况计算滑动变阻器的最小和最大阻值,对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
2. 如图所示,电源电压恒为9 V,定值电阻$R_1$阻值为30 Ω,滑动变阻器$R_2$上标有“60 Ω 0.5 A”,电流表$A_1$、$A_2$、$A_3$的量程均为“0~0.6 A”,为了保证电路各元件的安全,滑动变阻器允许接入电路中的阻值范围是

30~60 Ω
,电流表$A_1$的示数变化范围是0.45~0.6 A
。答案
30~60 Ω 0.45~0.6 A
解析
【分析】
首先明确电路结构:定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$并联,电流表$A_1$测干路总电流,$A_2$测$R_1$支路电流,$A_3$测$R_2$支路电流,电压表测电源电压(恒为9V)。解题思路:①先由欧姆定律算出$R_1$的固定支路电流;②结合电流表量程、滑动变阻器额定电流,确定$R_2$支路的最大允许电流,进而得到$R_2$的最小阻值;③再根据滑动变阻器的最大阻值,算出$R_2$的最小电流,结合干路电流的最大限制,最终确定滑动变阻器的阻值范围和$A_1$的示数范围。
【解析】
1. 计算$R_1$的支路电流:
并联电路各支路电压等于电源电压,故$R_1$两端电压$U_1=U=9V$,根据欧姆定律:
$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9V}{30Ω}=0.3A$,该电流恒定不变。
2. 确定$R_2$支路的最大允许电流:
干路电流表$A_1$量程为0~0.6A,因此干路总电流$I_{总}≤0.6A$;
滑动变阻器额定电流为0.5A,若取$R_2$电流为0.5A,则干路电流$I_{总}=0.3A+0.5A=0.8A>0.6A$,超过$A_1$量程,不安全,故$R_2$的最大允许电流:
$I_{2max}=I_{总max}-I_1=0.6A-0.3A=0.3A$。
3. 计算滑动变阻器的阻值范围:
根据欧姆定律,$R_2$的最小阻值:
$R_{2min}=\frac{U}{I_{2max}}=\frac{9V}{0.3A}=30Ω$;
滑动变阻器最大阻值为60Ω,因此$R_2$的阻值范围是$30Ω~60Ω$。
4. 计算电流表$A_1$的示数范围:
当$R_2$最大(60Ω)时,$R_2$支路电流:
$I_{2min}=\frac{U}{R_{2max}}=\frac{9V}{60Ω}=0.15A$,
此时干路最小电流:$I_{总min}=I_1+I_{2min}=0.3A+0.15A=0.45A$;
当$R_2$最小(30Ω)时,干路最大电流$I_{总max}=0.6A$,
故$A_1$的示数变化范围是$0.45A~0.6A$。
【答案】
30~60 Ω 0.45~0.6 A
【知识点】
并联电路电流规律、欧姆定律、滑动变阻器的使用
【点评】
本题结合并联电路特点和欧姆定律,需同时考虑电流表量程、滑动变阻器额定电流的安全限制,是电路动态分析的典型题,关键在于确定各元件的安全电流边界。
【难度系数】
0.4
首先明确电路结构:定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$并联,电流表$A_1$测干路总电流,$A_2$测$R_1$支路电流,$A_3$测$R_2$支路电流,电压表测电源电压(恒为9V)。解题思路:①先由欧姆定律算出$R_1$的固定支路电流;②结合电流表量程、滑动变阻器额定电流,确定$R_2$支路的最大允许电流,进而得到$R_2$的最小阻值;③再根据滑动变阻器的最大阻值,算出$R_2$的最小电流,结合干路电流的最大限制,最终确定滑动变阻器的阻值范围和$A_1$的示数范围。
【解析】
1. 计算$R_1$的支路电流:
并联电路各支路电压等于电源电压,故$R_1$两端电压$U_1=U=9V$,根据欧姆定律:
$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9V}{30Ω}=0.3A$,该电流恒定不变。
2. 确定$R_2$支路的最大允许电流:
干路电流表$A_1$量程为0~0.6A,因此干路总电流$I_{总}≤0.6A$;
滑动变阻器额定电流为0.5A,若取$R_2$电流为0.5A,则干路电流$I_{总}=0.3A+0.5A=0.8A>0.6A$,超过$A_1$量程,不安全,故$R_2$的最大允许电流:
$I_{2max}=I_{总max}-I_1=0.6A-0.3A=0.3A$。
3. 计算滑动变阻器的阻值范围:
根据欧姆定律,$R_2$的最小阻值:
$R_{2min}=\frac{U}{I_{2max}}=\frac{9V}{0.3A}=30Ω$;
滑动变阻器最大阻值为60Ω,因此$R_2$的阻值范围是$30Ω~60Ω$。
4. 计算电流表$A_1$的示数范围:
当$R_2$最大(60Ω)时,$R_2$支路电流:
$I_{2min}=\frac{U}{R_{2max}}=\frac{9V}{60Ω}=0.15A$,
此时干路最小电流:$I_{总min}=I_1+I_{2min}=0.3A+0.15A=0.45A$;
当$R_2$最小(30Ω)时,干路最大电流$I_{总max}=0.6A$,
故$A_1$的示数变化范围是$0.45A~0.6A$。
【答案】
30~60 Ω 0.45~0.6 A
【知识点】
并联电路电流规律、欧姆定律、滑动变阻器的使用
【点评】
本题结合并联电路特点和欧姆定律,需同时考虑电流表量程、滑动变阻器额定电流的安全限制,是电路动态分析的典型题,关键在于确定各元件的安全电流边界。
【难度系数】
0.4
3. (临沂中考)如图所示电路的电源电压为9 V,电流表使用0~0.6 A量程,电压表使用0~3 V量程,阻值为10 Ω的定值电阻允许通过的最大电流为0.5 A。为保证电路中各元件安全工作,滑动变阻器的最小阻值应大于 (

A.20 Ω
B.10 Ω
C.8 Ω
D.5 Ω
A
)A.20 Ω
B.10 Ω
C.8 Ω
D.5 Ω
答案
A
解析
【分析】首先明确电路结构:定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测定值电阻R两端电压。要保证各元件安全,需先确定电路允许的最大电流——该电流由电流表、定值电阻、电压表三者的安全限制中最小的电流决定,再结合欧姆定律计算总电阻,最终求出滑动变阻器的最小阻值。
【解析】
1. 确定电路允许的最大电流:
电压表量程为0~3V,当电压表示数最大(3V)时,电路电流:$I_V = \frac{U_V}{R} = \frac{3V}{10Ω} = 0.3A$;
电流表允许最大电流为0.6A,定值电阻允许最大电流为0.5A;
比较三者,电路允许的最大电流$I_{max}=0.3A$(该电流最小,不会损坏任何元件)。
2. 计算电路总电阻:根据欧姆定律,总电阻$R_{总} = \frac{U_{总}}{I_{max}} = \frac{9V}{0.3A} = 30Ω$。
3. 计算滑动变阻器的最小阻值:串联电路总电阻等于各电阻之和,故滑动变阻器最小阻值$R_{滑最小}=R_{总}-R=30Ω-10Ω=20Ω$。
【答案】A
【知识点】欧姆定律、串联电路电阻特点
【点评】本题考查串联电路规律和欧姆定律的应用,核心是结合各元件安全限制确定最大电流,属于中考常见的电路安全问题,需理清元件限制的优先级,难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 确定电路允许的最大电流:
电压表量程为0~3V,当电压表示数最大(3V)时,电路电流:$I_V = \frac{U_V}{R} = \frac{3V}{10Ω} = 0.3A$;
电流表允许最大电流为0.6A,定值电阻允许最大电流为0.5A;
比较三者,电路允许的最大电流$I_{max}=0.3A$(该电流最小,不会损坏任何元件)。
2. 计算电路总电阻:根据欧姆定律,总电阻$R_{总} = \frac{U_{总}}{I_{max}} = \frac{9V}{0.3A} = 30Ω$。
3. 计算滑动变阻器的最小阻值:串联电路总电阻等于各电阻之和,故滑动变阻器最小阻值$R_{滑最小}=R_{总}-R=30Ω-10Ω=20Ω$。
【答案】A
【知识点】欧姆定律、串联电路电阻特点
【点评】本题考查串联电路规律和欧姆定律的应用,核心是结合各元件安全限制确定最大电流,属于中考常见的电路安全问题,需理清元件限制的优先级,难度适中。
【难度系数】0.5
4. 如图所示的电路,电源电压恒为4.5 V,电流表的量程为0~0.6 A,电压表的量程为0~3 V,定值电阻阻值5 Ω,滑动变阻器R 的最大阻值50 Ω,闭合开关S,移动滑片P 的过程中,下列说法正确的是(

A.电压表的变化范围是1~3 V
B.电压表与电流表的比值不变
C.滑动变阻器允许的调节范围是2.5~50 Ω
D.电流表的变化范围是0.3~0.6 A
D
)A.电压表的变化范围是1~3 V
B.电压表与电流表的比值不变
C.滑动变阻器允许的调节范围是2.5~50 Ω
D.电流表的变化范围是0.3~0.6 A
答案
D
解析
【分析】
首先明确电路结构:定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测串联电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。解题时需结合串联电路的特点(电流处处相等,总电压等于各部分电压之和),以及电流表、电压表的量程限制,先求出电路允许的最大电流和最小电流,再计算对应的滑动变阻器阻值、电压范围,逐一分析各选项。
【解析】
电路中定值电阻R(5Ω)与滑动变阻器串联,电源电压U=4.5V,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V。
1. 确定电路的最大电流:
电流表最大允许电流为0.6A,此时定值电阻两端电压$U_R=I_{最大}R=0.6A×5Ω=3V$,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U-U_R=4.5V-3V=1.5V$,未超过电压表量程(3V),故最大电流$I_{最大}=0.6A$,对应滑动变阻器最小阻值$R_{滑小}=\frac{U-U_R}{I_{最大}}=\frac{4.5V-3V}{0.6A}=2.5Ω$。
2. 确定电路的最小电流:
当电压表示数最大为3V时,滑动变阻器两端电压$U_{滑最大}=3V$,定值电阻两端电压$U_R'=U-U_{滑最大}=4.5V-3V=1.5V$,此时电路电流$I_{最小}=\frac{U_R'}{R}=\frac{1.5V}{5Ω}=0.3A$,对应滑动变阻器最大阻值$R_{滑大}=\frac{U_{滑最大}}{I_{最小}}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω$。
3. 分析选项:
A选项:电压表示数范围为1.5V~3V,不是1~3V,错误;
B选项:电压表与电流表的比值等于滑动变阻器的阻值,滑片移动时滑动变阻器阻值变化,故比值改变,错误;
C选项:滑动变阻器允许的调节范围是2.5Ω~10Ω,不是2.5~50Ω,错误;
D选项:电流表的变化范围是0.3A~0.6A,正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、电表量程限制
【点评】
本题考查串联电路中欧姆定律的综合应用,关键是结合电流表和电压表的量程确定电路的最大、最小电流,进而推导各物理量的范围,需注意同时考虑两个电表的限制条件,避免遗漏导致错误。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构:定值电阻R与滑动变阻器串联,电流表测串联电路的电流,电压表测滑动变阻器两端的电压。解题时需结合串联电路的特点(电流处处相等,总电压等于各部分电压之和),以及电流表、电压表的量程限制,先求出电路允许的最大电流和最小电流,再计算对应的滑动变阻器阻值、电压范围,逐一分析各选项。
【解析】
电路中定值电阻R(5Ω)与滑动变阻器串联,电源电压U=4.5V,电流表量程0~0.6A,电压表量程0~3V。
1. 确定电路的最大电流:
电流表最大允许电流为0.6A,此时定值电阻两端电压$U_R=I_{最大}R=0.6A×5Ω=3V$,滑动变阻器两端电压$U_{滑}=U-U_R=4.5V-3V=1.5V$,未超过电压表量程(3V),故最大电流$I_{最大}=0.6A$,对应滑动变阻器最小阻值$R_{滑小}=\frac{U-U_R}{I_{最大}}=\frac{4.5V-3V}{0.6A}=2.5Ω$。
2. 确定电路的最小电流:
当电压表示数最大为3V时,滑动变阻器两端电压$U_{滑最大}=3V$,定值电阻两端电压$U_R'=U-U_{滑最大}=4.5V-3V=1.5V$,此时电路电流$I_{最小}=\frac{U_R'}{R}=\frac{1.5V}{5Ω}=0.3A$,对应滑动变阻器最大阻值$R_{滑大}=\frac{U_{滑最大}}{I_{最小}}=\frac{3V}{0.3A}=10Ω$。
3. 分析选项:
A选项:电压表示数范围为1.5V~3V,不是1~3V,错误;
B选项:电压表与电流表的比值等于滑动变阻器的阻值,滑片移动时滑动变阻器阻值变化,故比值改变,错误;
C选项:滑动变阻器允许的调节范围是2.5Ω~10Ω,不是2.5~50Ω,错误;
D选项:电流表的变化范围是0.3A~0.6A,正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路特点、欧姆定律应用、电表量程限制
【点评】
本题考查串联电路中欧姆定律的综合应用,关键是结合电流表和电压表的量程确定电路的最大、最小电流,进而推导各物理量的范围,需注意同时考虑两个电表的限制条件,避免遗漏导致错误。
【难度系数】
0.5
5. 如图所示的电路中,$R_1$的阻值为15 Ω,电源电压保持6 V不变,电流表的量程为0~0.6 A,滑动变阻器$R_2$规格为“50 Ω 1 A”。
(1)开关S闭合、$S_1$断开时,求电流表的示数。
(2)开关S、$S_1$都闭合时,为保证电流表安全,求滑动变阻器的取值范围。

(1)开关S闭合、$S_1$断开时,求电流表的示数。
(2)开关S、$S_1$都闭合时,为保证电流表安全,求滑动变阻器的取值范围。
答案
(1) 开关S闭合、$S_1$断开时,电路中只有电阻$R_1$接入电路,电路中的电流$I_1=\frac{U}{R_1}=\frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega}=0.4\ \mathrm{A}$,即电流表的示数为0.4 A (2) 开关S、$S_1$都闭合时,$R_1$与$R_2$并联,电流表测干路电流,由于电流表的量程为0~0.6 A,所以通过$R_2$的最大电流$I_{2大}=I-I_1=0.6\ \mathrm{A}-0.4\ \mathrm{A}=0.2\ \mathrm{A}$,$R_2$的最小阻值为$R_{2小}=\frac{U}{I_{2大}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$,所以滑动变阻器的取值范围为$30∼50\ \Omega$
解析
【分析】
首先分析开关状态对应的电路结构:(1)当开关S闭合、S₁断开时,电路中只有定值电阻R₁接入,电流表测R₁的电流;(2)当开关S、S₁都闭合时,R₁与滑动变阻器R₂并联,电流表测干路总电流。解题时,第一问直接利用欧姆定律计算;第二问需结合并联电路的电流规律,先算出R₁的电流,再根据电流表量程确定干路最大电流,进而求出R₂允许的最大电流,最后用欧姆定律算出R₂的最小阻值,结合滑动变阻器的最大阻值,得到其取值范围。
【解析】
(1)开关S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,电流表的示数:
$ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega} = 0.4\ \mathrm{A} $。
(2)开关S、S₁都闭合时,R₁与R₂并联,并联电路各支路电压等于电源电压,因此通过R₁的电流不变,仍为$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $。
电流表测干路电流,量程为0~0.6 A,所以干路最大电流$ I_{\mathrm{大}} = 0.6\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流规律,通过R₂的最大电流:
$ I_{2\mathrm{大}} = I_{\mathrm{大}} - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.4\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A} $。
此时滑动变阻器接入的最小阻值:
$ R_{2\mathrm{小}} = \frac{U}{I_{2\mathrm{大}}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $。
滑动变阻器的最大阻值为50 Ω,因此其取值范围为$ 30\ \Omega ∼ 50\ \Omega $。
【答案】
(1) 0.4 A;(2) 30 Ω~50 Ω
【知识点】
欧姆定律、并联电路电流规律、滑动变阻器
【点评】
本题考查电路分析与欧姆定律的应用,核心是判断开关通断时的电路连接方式,利用并联电路的电流、电压特点结合电流表量程限制求解,属于中等难度的电路计算题,需注意计算时的逻辑顺序。
【难度系数】
0.5
首先分析开关状态对应的电路结构:(1)当开关S闭合、S₁断开时,电路中只有定值电阻R₁接入,电流表测R₁的电流;(2)当开关S、S₁都闭合时,R₁与滑动变阻器R₂并联,电流表测干路总电流。解题时,第一问直接利用欧姆定律计算;第二问需结合并联电路的电流规律,先算出R₁的电流,再根据电流表量程确定干路最大电流,进而求出R₂允许的最大电流,最后用欧姆定律算出R₂的最小阻值,结合滑动变阻器的最大阻值,得到其取值范围。
【解析】
(1)开关S闭合、S₁断开时,电路为R₁的简单电路,根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $,电流表的示数:
$ I_1 = \frac{U}{R_1} = \frac{6\ \mathrm{V}}{15\ \Omega} = 0.4\ \mathrm{A} $。
(2)开关S、S₁都闭合时,R₁与R₂并联,并联电路各支路电压等于电源电压,因此通过R₁的电流不变,仍为$ I_1 = 0.4\ \mathrm{A} $。
电流表测干路电流,量程为0~0.6 A,所以干路最大电流$ I_{\mathrm{大}} = 0.6\ \mathrm{A} $。
根据并联电路电流规律,通过R₂的最大电流:
$ I_{2\mathrm{大}} = I_{\mathrm{大}} - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.4\ \mathrm{A} = 0.2\ \mathrm{A} $。
此时滑动变阻器接入的最小阻值:
$ R_{2\mathrm{小}} = \frac{U}{I_{2\mathrm{大}}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $。
滑动变阻器的最大阻值为50 Ω,因此其取值范围为$ 30\ \Omega ∼ 50\ \Omega $。
【答案】
(1) 0.4 A;(2) 30 Ω~50 Ω
【知识点】
欧姆定律、并联电路电流规律、滑动变阻器
【点评】
本题考查电路分析与欧姆定律的应用,核心是判断开关通断时的电路连接方式,利用并联电路的电流、电压特点结合电流表量程限制求解,属于中等难度的电路计算题,需注意计算时的逻辑顺序。
【难度系数】
0.5
6. 如图所示,电源电压4.5 V,定值电阻$R_0$为10 Ω,滑动变阻器R规格为“20 Ω 2 A”,电流表和电压表量程分别选择0~0.6 A和0~3 V。闭合开关S,电路正常工作时,电压表示数范围为

1.5~3 V
;滑动变阻器阻值变化范围为5~20 Ω
。答案
1.5~3 V 5~20 Ω
解析
【分析】
首先明确电路结构:定值电阻$R_0$与滑动变阻器$R$串联,电流表测串联电路的电流,电压表测定值电阻$R_0$两端的电压。解题时需结合电表量程确定电路允许的最大电流,再根据串联电路规律和欧姆定律,逐步计算电压表示数范围、滑动变阻器的阻值范围。步骤为:①根据电压表量程确定$R_0$两端最大电压,算出电路最大电流;②结合最大电流算出滑动变阻器的最小阻值;③当滑动变阻器阻值最大时,算出电路最小电流,进而得到$R_0$两端最小电压;④最终确定电压表示数范围和滑动变阻器的阻值范围。
【解析】
1. 确定电路最大电流:电压表量程为0~3V,因此$R_0$两端的最大电压$U_{0大}=3V$,根据欧姆定律,电路的最大电流$I_{大}=\frac{U_{0大}}{R_0}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$,该电流小于电流表量程0~0.6A,符合安全要求。
2. 计算滑动变阻器的最小阻值:电路总电阻的最小值$R_{总小}=\frac{U_{总}}{I_{大}}=\frac{4.5V}{0.3A}=15Ω$,因此滑动变阻器的最小阻值$R_{小}=R_{总小}-R_0=15Ω-10Ω=5Ω$。
3. 确定电压表示数下限:当滑动变阻器阻值最大($R_{大}=20Ω$)时,电路总电阻$R_{总大}=R_0+R_{大}=10Ω+20Ω=30Ω$,电路最小电流$I_{小}=\frac{U_{总}}{R_{总大}}=\frac{4.5V}{30Ω}=0.15A$,此时$R_0$两端的最小电压$U_{0小}=I_{小}R_0=0.15A×10Ω=1.5V$,即电压表示数范围为1.5V~3V。
4. 确定滑动变阻器阻值范围:结合上述计算,滑动变阻器阻值变化范围为5Ω~20Ω。
【答案】
1.5~3 V;5~20 Ω
【知识点】
欧姆定律;串联电路特点;滑动变阻器
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,核心是根据电表量程确定电路的最大电流,进而分析滑动变阻器的阻值范围,需注意电表量程对电路的限制,属于中等难度的电路分析题。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构:定值电阻$R_0$与滑动变阻器$R$串联,电流表测串联电路的电流,电压表测定值电阻$R_0$两端的电压。解题时需结合电表量程确定电路允许的最大电流,再根据串联电路规律和欧姆定律,逐步计算电压表示数范围、滑动变阻器的阻值范围。步骤为:①根据电压表量程确定$R_0$两端最大电压,算出电路最大电流;②结合最大电流算出滑动变阻器的最小阻值;③当滑动变阻器阻值最大时,算出电路最小电流,进而得到$R_0$两端最小电压;④最终确定电压表示数范围和滑动变阻器的阻值范围。
【解析】
1. 确定电路最大电流:电压表量程为0~3V,因此$R_0$两端的最大电压$U_{0大}=3V$,根据欧姆定律,电路的最大电流$I_{大}=\frac{U_{0大}}{R_0}=\frac{3V}{10Ω}=0.3A$,该电流小于电流表量程0~0.6A,符合安全要求。
2. 计算滑动变阻器的最小阻值:电路总电阻的最小值$R_{总小}=\frac{U_{总}}{I_{大}}=\frac{4.5V}{0.3A}=15Ω$,因此滑动变阻器的最小阻值$R_{小}=R_{总小}-R_0=15Ω-10Ω=5Ω$。
3. 确定电压表示数下限:当滑动变阻器阻值最大($R_{大}=20Ω$)时,电路总电阻$R_{总大}=R_0+R_{大}=10Ω+20Ω=30Ω$,电路最小电流$I_{小}=\frac{U_{总}}{R_{总大}}=\frac{4.5V}{30Ω}=0.15A$,此时$R_0$两端的最小电压$U_{0小}=I_{小}R_0=0.15A×10Ω=1.5V$,即电压表示数范围为1.5V~3V。
4. 确定滑动变阻器阻值范围:结合上述计算,滑动变阻器阻值变化范围为5Ω~20Ω。
【答案】
1.5~3 V;5~20 Ω
【知识点】
欧姆定律;串联电路特点;滑动变阻器
【点评】
本题考查串联电路规律与欧姆定律的综合应用,核心是根据电表量程确定电路的最大电流,进而分析滑动变阻器的阻值范围,需注意电表量程对电路的限制,属于中等难度的电路分析题。
【难度系数】
0.5
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