在图所示的电路中，电源电压为18伏且不变，电阻R1为50欧，滑动变阻器R2上标有“20Ω 1A”的

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：物理作业时间：2024/05/11 18:44:36

在图所示的电路中，电源电压为18伏且不变，电阻R₁为50欧，滑动变阻器R₂上标有“20Ω 1A”的字样．闭合电键S后，电流表A的示数为0.3安．

①求：电阻R₁两端的电压U₁．
②求：变阻器连入电路中的电阻R₂．
③下表中设想了甲、乙、丙三种方案来替换电阻R₁或变阻器R₂中的一个．要求：在移动变阻器滑片P的过程中，需分别达到如图所示电流表、电压表的示数（可改变电表的量程），且此时电路能正常工作．

序号	替换的方案
甲	用5Ω的定值电阻替换电阻R₁
乙	用20Ω的定值电阻替换电阻R₁
丙	用“10Ω 1A”的变阻器替换变阻器R₂

（a）表中能满足要求的方案序号是______．（本空格不需要写解答过程）
（b）求：分别达到图所示的电表示数时，变阻器R₂所消耗的电功率P₂′．

①电阻R₁两端的电压：U₁=IR₁=0.3A×50Ω=15V；
②变阻器两端的电压：U₂=U-U₁=18V-15V=3V，
变阻器连入电路中的电阻：R₂=
U2
I=
3V
0.3A=10Ω；
③（a）甲方案：用5Ω的定值电阻替换电阻R₁，则电路中的最大电阻为5Ω+20Ω=25Ω，
电路中的最小电流为
18V
25Ω=0.72A，
观察图中电流表的示数可知，其示数为0.6A或3A，
0.72A＞0.6A，而3A则大于滑动变阻器允许通过的最大电流1A，
故甲方案不可选；
乙方案：用20Ω的定值电阻替换电阻R₁，当电流表的示数为0.6A时，电路中的总电阻为
18V
0.6A=30Ω，
此时滑动变阻器可滑至阻值10Ω处．故可满足要求；
同样，当电压表示数为3V时，R₁两端的电压为18V-3V=15V，电路中的电流为
15V
20Ω=0.75A，
0.75A小于滑动变阻器允许通过的最大电流1A．故可满足要求；
丙方案：用“10Ω 1A”的变阻器替换变阻器R₂，当滑动变阻器的阻值为0时，电路中的最大电流是
18V
50Ω=0.36A，
0.36A＜0.6A，故与电流表的示数不相符，故不能满足要求．
综上所述，最后可确定可行的方案只有乙；
（b）当电流表的示数I′=0.6A时，（电流表示数只能取0.6A，不能取3A，因为3A会超过滑动变阻器允许通过的最大电流1A）
P₂′=U₂′I′=（18V-0.6A×20Ω）×0.6A=3.6W．
当电压表的示数U₂″=3V时，（电压表示数只能取3V，不可能达到15V）
电路中的电流I″=
U1
R1=
18V−3V
20Ω=0.75A，
P₂″=U₂″I″=3V×0.75A=2.25W
答：①电阻R₁两端的电压为15V；
②变阻器连入电路中的电阻为10Ω；
③（a）乙；（b）分别达到图所示的电表示数时，变阻器R₂所消耗的电功率分别为3.6W或2.25W．