(2019·河北)如图甲所示,电源电压保持不变,定值电阻R1=10 Ω,R2=5 Ω。滑动变阻器R的规格为“30 Ω 2.5 A”,电流表A2选用0~3 A的量程,电压表选用0~15 V的量程。闭合全部开关,电流表A1的示数为1 A。
(1)求电源电压。
(2)若将表盘如图乙所示的电流表A3接入电路,闭合全部开关,改变滑片位置,电流表A3的指针恰好指在满偏的
处,求滑动变阻器接入电路的可能值。
(3)用一个新的电源替代原来的电源,只闭合S,在保证电路安全的情况下,求电源电压的最大值。
答案
解:(1)当开关全部闭合后,R2被短路,定值电阻R1与滑动变阻器R并联,电流表A1测R1支路电流,可知通过R1的电流为I1=1 A,则电源电压U=I1R1=1 A×10 Ω=10 V。
(2)将电流表A3接入电路,开关全部闭合,分析题意可知,有两种连接方法:①电流表A3串联在干路中;②电流表A3与R串联。
①当电流表A3串联在干路中时,由于I1=1 A,则电流表A3选用0~3 A的量程,由题意可知,若要使指针指到满偏的
处,则干路中的电流I=2 A,
通过滑动变阻器的电流
IP1=I-I1=2 A-1 A=1 A,
此时滑动变阻器连入电路的阻值
RP1=
=10 Ω。
②当电流表A3与R串联时, 电流表A3可选用0~3 A或0~0.6 A的量程。
若选用0~3 A量程,通过滑动变阻器的电流IP2=2 A<2.5 A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值RP2=
=5 Ω;
若选用0~0.6 A量程,由题意可知,通过滑动变阻器的电流IP3=0.4 A,
此时滑动变阻器接入电路的阻值RP3=
=25 Ω<30 Ω。
综上可知,滑动变阻器连入电路中的阻值可能是10 Ω、5 Ω和25 Ω。
(3)只闭合S时,定值电阻R2与R串联,由各元件规格可知,电路中的最大电流Imax=2.5 A,R两端的最大电压URmax=15 V,此时R接入电路的电阻RP4= 
=6 Ω<30 Ω,此时R2两端的电压U2=ImaxR2=2.5 A×5 Ω=12.5 V。
则新电源电压的最大值Umax=URmax+U2=15 V+12.5 V=27.5 V。
