《2025年星推荐涂教材九年级物理下册人教版》

10.(2024·内江中考)图甲是某物理兴趣小组设计的简易“坐位体前屈”测试仪，其简化原理如图乙所示。在测试中，测试的同学向前水平推动测试仪的滑块(相当于向右移动图乙中滑动变阻器的滑片P)，用电压表的示数来反映被测试者的成绩。电源的电压恒为6V，电压表的量程为0~3V，电流表的量程为0~0.6A，滑动变阻器R₁标有“20Ω 1.5A”的字样，定值电阻R₂＝10Ω。闭合开关S，求:
　 　　
　(1)当滑动变阻器连入电路的阻值R₁＝2Ω时，电压表的示数;
　(2)在保证电路元件安全的情况下，电路消耗总功率的最小值。

答案： 10.
(1)1V　
(2)1.8W
解析:
(1)由题图乙可知R₁和R₂串联，则总电阻为R =R₁+R₂=2Ω+10Ω=12Ω,由欧姆定律得电路中的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{6V}{12Ω}$=0.5A,则R₁两端的电压即电压表的示数为U₁=IR₁=0.5A×2Ω=1V。
(2)由P=UI可知，电源电压恒定，电流越小，电路消耗的总功率越小，则滑动变阻器阻值最大时，电路中的电流最小为I小=$\frac{U}{R_{最大}+R_{2}}$=$\frac{6V}{20Ω+10Ω}$=0.2A,此时电压表的示数为U₁'=I小R最大=0.2A×20Ω=4V,超过了电压表的量程，电路不安全，电压表的最大示数为3V,R₂两端的电压U₂=U - U₁''=6V-3V=3V,则电路中的电流最小值为I最小=I₂=$\frac{U_{2}}{R_{2}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A,由P=UI得电路中的最小电功率为P最小=UI最小=6V×0.3A=1.8W。