如图所示,电源电压保持不变,电流表的量程为 0~0.6A,电压表的量程为 0~15V,R1=20Ω,滑动变阻器 R2的规格为 “100Ω;1A”。

(1) 只闭合开关 S1时,电流表示数为 0.4A,求电源电压;
答案:8V
(2) 只闭合开关 S3时,滑动变阻器的滑片置于中点位置时,电压表的示数为 4V,求 R3的阻值;
答案:50Ω
(3) 只闭合开关 S2时,求 7min 时间内,电路消耗的电能;
答案:384J
(4) 同时闭合开关 S1、S2和 S3,在不损坏电流表、电压表的情况下,求滑动变阻器 R2的取值范围。
答案:40Ω~100Ω
答案:(1) 8V;(2) 50Ω;(3) 384J;(4) 40Ω~100Ω
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(1)只闭合开关 S1,电路为 R1简单电路,根据欧姆定律,电源电压 U=I1R1=0.4A×20Ω=8V。
(2)只闭合 S3,R2与 R3串联,滑片在中点,R2 中=50Ω,电压表测 R2两端电压 U2=4V。
电路电流 I2=U2/R2 中=4V/50Ω=0.08A。
R3两端电压 U3=U‑U2=8V‑4V=4V。
R3=U3/I2=4V/0.08A=50Ω。
(3)只闭合 S2,R1、R3串联。
总电阻 R总=R1+R3=20Ω+50Ω=70Ω。
电路消耗电能 W=(U2/(R1+R3))t=((8V)2/70Ω)×7×60s=384J。
(4)闭合 S1、S2、S3,R3被短路,R1与 R2并联;电压表测电源电压,电源电压 8V 小于电压表 15V 量程,电压表始终安全。
通过 R1电流 I1=0.4A 不变;电流表测干路电流,最大 0.6A。
滑动变阻器允许最大电流 I变大=I总大‑I1=0.6A‑0.4A=0.2A。
滑动变阻器接入最小电阻 R滑小=U/I变大=8V/0.2A=40Ω。
滑动变阻器最大可以接入全部 100Ω。
故 R2取值范围:40Ω~100Ω。