小强运用所学知识设计了一个电子身高测量仪,如图所示.其中定值电阻R1=5Ω,电源电压恒为4.5V,R2的规格为“15Ω?0.5A“电压表量程为0~3V,电流表量程为0~0.6A,为了保证电路中各元件安全工作,变阻器R2接入电路的阻值范围是________Ω~________Ω.
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解析分析:由电路图可知,电阻R1与滑动变阻器串联,电流表测电路电流,电压表测滑动变阻器两端电压,
(1)由题意知,滑动变阻器允许通过的最大电流是0.5A,电流表量程是0~0.6A,则电路允许通过的最大电流为0.5A,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,由欧姆定律求出此时电路总电阻,然后由串联电路电阻特点求出滑动变阻器接入电路的阻值;
(2)当电压表示数为3V时,滑动变阻器接入电路的阻值最大,由串联电路电压规律求出电阻R1两端电压,由欧姆定律求出电路电流,然后由欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值;
(3)根据(1)(2)的计算,最后确定为保证电路安全,滑动变阻器接入电路的阻值范围.
解答:(1)由题意知,电路允许通过的最大电流I=0.5A,
此时电路总电阻R总===9Ω,
此时滑动变阻器接入电路的阻值最小,R滑最小=R总-R1=9Ω-5Ω=4Ω;
(2)由题意知,电压表最大示数为3V,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,
此时电阻R1的电压U1=U-U滑=4.5V-3V=1.5V,
电路电流I′===0.3A,
滑动变阻器接入电路的阻值R滑最大===10Ω;
(3)由(1)(2)可知,滑动变阻器接入电路的阻值范围是4Ω≤R滑≤10Ω;
故