《2026年河北中考必备卷物理》

20. （6分）如图13所示电路，电源电压为18V保持不变，定值电阻R₁的阻值为10Ω，滑动变阻器R₂标有“150Ω 1A”字样，电压表V₁和电压表V₂均有两个量程0-3V，0-15V，电流表量程0～0.6A，0～3A。闭合开关S后，电流表示数为0.5A。求：
（1）电压表V₁的示数。
（2）电阻R₂接入电路的阻值。
（3）现用定值电阻R₀替换R₁后选择适当的量程，闭合开关后，移动变阻器的滑片，在保证各元件都能正常工作的情况下，使电流表达到某个量程的满刻度，且使电压表V₂的变化量最大。
①定值电阻R₀的阻值；
②满足上述要求，电路消耗的最小功率。

答案： 解:
(1)当电流表的示数为0.5A时，$R_1$两端的电压$U_{1}=IR_{1}=0.5A×10\Omega=5V$
(2)$R_2$两端的电压$U_{2}=U - U_{1}=18V - 5V = 13V$
$R_{2}=\frac{U_{2}}{I}=\frac{13V}{0.5A}=26\Omega$
(3)电流表的量程可选量程0~0.6A或0~3A，滑动变阻器标有“150Ω　1A”，允许通过的最大电流为1A，电流表达到满刻度时，只能选0~0.6A，$I_{max}=0.6A$;为使$V_2$的示数变化量最大，两电压表都应选0~15V量程
①电流表达到某个量程满刻度，定值电阻$R_0$两端电压最大时，$V_2$变化量最大，即$R_{0}=\frac{U_{Rmax}}{I_{max}}=\frac{15V}{0.6A}=25\Omega$
②由题意得当$V_2$示数为15V时，电路中的电流最小，此时$R_0$两端电压$U_{R0min}=U - U_{2max}=18V - 15V = 3V$
$I_{min}=\frac{U_{Rmin}}{R_{0}}=\frac{3V}{25\Omega}=0.12A$
此时$R_{2}=\frac{U_{2max}}{I_{min}}=\frac{15V}{0.12A}=125\Omega＜150\Omega$
电路消耗的最小功率$P_{min}=UI_{min}=18V×0.12A=2.16W$