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上海中考物理电学计算题答案与详解

试题回放：

　　如图所示的电路中，电源电压为16伏且保持不变，滑动变阻器R2上标有“100Ω 1A”字样，闭合电键S后，要求在滑动变阻器移动过程中，三个电表分别能达到满刻度，请写出所有满足要求的定值电阻的阻值，并求出选取对应电阻值时电流所能达到的最小值。




　　分析过程如下：

　　假设我们在适当的范围内移动滑片P，使得R2逐渐变小（如图所示应该是滑片P向左滑动），在这个动态过程中，我们知道V2表读数不断减小，V1表读数不断变大，而A表读数不断变大，而由题设条件可知，A表的最大满偏值是0.6A（变阻器限制电流为1A，所以电流表不可能在3A满偏）关于两个电压表的满偏值，我们可以分以下两种情况。

　　(1)     V1：0~3V；V2：0~15V；A：0~0.6A


　　滑片P在某个位置时，V2表已经满偏且读数为15V，此时滑片P向右移动过程中，V2开始减小（满偏结束），V1表从原来的1V（此时V1=16V-15V=1V）读数开始变大，同时伴随着电流表A的读数的变大，当滑片P右移到另一位置时，V1表读数正好增大为满偏电压为3V，这里要注意的是此时滑片P不允许再向右移动了，否则会导致V1表读数超过3V导致电表损坏，那么也就是说此时电路中的电流也必须达到A表的最大满偏值0.6A，要不然是做不到三个表的读数都能达到满刻度的，换句话说就是，V1表和A表的满偏是在同一点上出现的，U1=IR1 很明显U1和I是成正比关系的，所以必须是同时出现满偏的。

　　于是，当V1和A正好满偏时，U1=3V，I=0.6A，此时R1=U1/I=3V/0.6A=5Ω。同时也可以知道此时R2=16/0.6 - 5=21.67Ω。

　　(2)V1：0~15V；V2：0~3V；A：0~0.6A


　　还有种情况是滑片P在某个位置时，V2表已经满偏达到3V，此时P开始向右移动过程中，V2表开始减小（满偏结束），V1和A表读数开始同时变大，同理当P向右移动到另一位置时，V1表达到满偏15V，此时电流表A也必须是满偏时刻读数为0.6A，P不可能再继续向右移动了（否则A和V1表同时损坏）。

　　于是，当V1和A正好同时满偏时，U1=15V，I=0.6A，此时R1=U1/I=15V/0.6A=25Ω。同时也可以求出此时R2的阻值，R2=16/0.6-25=1.67Ω。

　　所以，满足要求的电阻R1的值为5欧或25欧。


　　接下去讨论R1对应电阻值时，电路中电流的最小值。我们可以肯定的是，电路中电流出现最小值时必定就是第一次滑片P所在的位置，也就是说电流最小值肯定出现在V2表满偏时，因为此时电路中总电阻是最大的，总电流必然是最小的。再分两种情况讨论：

　　(1)R1=5Ω 时，V2满刻度时为15V，此时电路电流为 I=(U-U2)/R1=(16V-15V)/5Ω=0.2A；
　　(2)R1=25Ω 时，V2满刻度时为3V，此时电路电流为 I=(U-U2)/R1=(16V-3V)/25Ω=0.52A；
　　综合比较一下，可知满足要求的电阻R1的值为5欧时，电路中会出现电流最小值 Imin=0.2A。.

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