Question

4．如图甲所示的电路中，电源电压保持不变．闭合开关，将变阻器滑片从一端移动到另一端的过程中，两只电压表与电流表示数的变化关系图线如图乙所示，则电源电压为15V，滑片移至最左端时10s内电流通过R₁产生的热量为6J．

Answer 1

分析 由电路图可知，电阻R₁、电阻R₂、滑动变阻器串联在电路中，电压表V₁测量R₂两端的电压，电压表V₂测量R₂和变阻器两端的总电压，电流表测量电路中的电流．
（1）当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入的电阻变小，从而使电路中的总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，R₁和R₂两端的电压变大，由串联电路电压的特点可知，R₂和变阻器两端的总电压变小，由此可知图象中上半部分为电压表V₂示数变化图线，下半部分为电压表V₁示数变化图线；
（2）由图象可知，当滑片P移至最右端，滑动变阻器连入电阻为0，此时电路中的总电阻最小，电路中的电流最大为0.6A，此时两电压表的示数都为6V，根据串联电路的特点和欧姆定律表示出电源的电压；当电压表V₂的示数（R₂和变阻器两端的电压）为12V时，电压表V₁的示数（R₂两端的电压）为2V，电路中的电流为0.2A，根据串联电路的电压特点和欧姆定律表示出电源的电压，利用电源的电压不变得出等式即可求出R₁的阻值和电源的电压，根据Q=I²Rt求出滑片移至最左端时10s内电流通过R₁产生的热量．

解答 解：由电路图可知，电阻R₁、电阻R₂、滑动变阻器串联在电路中，电压表V₁测量R₂两端的电压，电压表V₂测量R₂和变阻器两端的总电压，电流表测量电路中的电流．
（1）当滑片P向右移动时，滑动变阻器连入的电阻变小，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，
由U=IR可知，R₁和R₂两端的电压变大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电压表V₂的示数变小，
结合图乙可知，图象中上半部分为电压表V₂示数变化图线，下半部分为电压表V₁示数变化图线；
（2）当滑片P移至最右端时，两电压表均测R₂两端的电压，电路中的电流最大为I=0.6A，U_V1=6V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压：
U=U_V1+U₁=6V+0.6A×R₁-------①
当滑片位于左端时，电压表V₂的示数（R₂和变阻器两端的电压）U_V2=12V时，电路中的电流I′=0.2A，
则电源的电压：
U=U_V2+U₁′=12V+0.2A×R₁----②
因电源的电压不变，
所以，由①②可得：R₁=15Ω，U=15V，
滑片移至最左端时10s内电流通过R₁产生的热量：
Q₁=（I′）²R₁t=（0.2A）²×15Ω×10s=6J．
故答案为：15；6．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是两电压表的示数与电流表示数变化的关系的判断．