Question

15．如圖甲所示，電源電壓為U保持不變，R₀為定值電阻．閉合開關(guān)，電流表A的示數(shù)為I，電壓表V₁的示數(shù)為U₁，電壓表V₂的示數(shù)為U₂．移動(dòng)滑動(dòng)變阻器得到在不同電流下的U₁-I圖線和U₂-I圖線，如圖乙所示．
（1）在U-I坐標(biāo)中兩條圖線在Q點(diǎn)相交，此狀態(tài)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值是0Ω；
（2）請(qǐng)根據(jù)圖象可知電源電壓U=4.5V和定值電阻R₀=1Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器、R₀串聯(lián)，電壓表V₁測(cè)變阻器和燈泡兩端的電壓之和，電壓表V₂測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）根據(jù)電壓與電流的關(guān)系，判斷出對(duì)應(yīng)的圖象，理解兩圖線相交的含義即具有相同的電流和電壓；
（2）分析出當(dāng)電流表示數(shù)為為零時(shí)，可能電路發(fā)生斷路，根據(jù)電壓表的示數(shù)得出電源電壓；當(dāng)滑片位于最右端時(shí)，接入電路中的電阻為零，根據(jù)圖象讀出電表的示數(shù)，利用串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出R₀兩端的電壓，再根據(jù)歐姆定律求出R₀的阻值．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器、R₀串聯(lián)，電壓表V₁測(cè)變阻器和燈泡兩端的電壓之和，電壓表V₂測(cè)燈泡兩端的電壓，電流表測(cè)電路中的電流．
（1）當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，變阻器接入電路中的電阻增大，電路中的總電阻增大，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流減小，
由U=IR可知，燈泡和R₀兩端的電壓均減小，則電壓表V₂的示數(shù)U₂減小，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器和燈泡兩端的電壓之和增大，即電壓表V₁的示數(shù)U₁增大；
由圖象可知，上面的圖線為U₁-I圖線，下面的圖線為U₂-I圖線，
由圖象知，Q點(diǎn)處說(shuō)明U₁與U₂相等，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為零，變阻器連入電路的電阻為0Ω；
（2）當(dāng)電路中的電流為零時(shí)，說(shuō)明電路發(fā)生了斷路，而此時(shí)U₁的示數(shù)為4.5V，這說(shuō)明與電壓表V₁并聯(lián)的電路某處斷路，此時(shí)U₁等于電源電壓，即電源電壓U=4.5V；
由圖象知，當(dāng)U₁=2.5V時(shí)，電路中的電流I=2.0A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，此時(shí)R₀兩端的電壓：
U₀=U-U₁=4.5V-2.5V=2.0V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的電阻：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{2.0V}{2.0A}$=1Ω．
故答案為：（1）0；（2）4.5；1．

點(diǎn)評(píng) 本題通過圖象和動(dòng)態(tài)電路考查了學(xué)生對(duì)串聯(lián)電路電壓、電流關(guān)系及歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵能根據(jù)滑動(dòng)變阻器阻值的變化判斷出兩電壓表示數(shù)的變化，并能結(jié)合圖象分析出所需的數(shù)值．