Question

13．如图甲所示电路，电源电压U₀不变，初始时滑动变阻器的滑片P在最右端，但由于滑动变阻器某处发生断路，合上电键后滑片P向左滑过一段距离后电流表才有读数，且电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系如图乙所示，则：

（1）根据图象可知：断点位置在x等于5cm处，电源电压U₀等于1.50V；
（2）电阻R等于多少欧姆？
（3）从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化为多少欧姆？

Answer 1

分析 （1）从图象上可以看出断点的位置和电源电压的大小；
（2）从图象上可看出，当电流表读数为I=0.15A时，电压表读数为U₁=1.35V，电压表测量滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器与电阻串联，根据串联电路电压的规律求出电阻两端的电压，根据欧姆定律求出电阻R的大小；
（3）先计算x=5cm时和x=10cm时滑动变阻器接入电路的电阻，进而求出滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量，从而求出该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化．

解答 解：（1）由图象可知：断点位置在x=5cm处，
滑动变阻器断路时，电压表测电源的电压，则电源电压U=1.50V；
（2）当电流表读数为I=0.15A时，电压表读数为U₁=1.35V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，U_R=U-U₁=1.50V-1.35V=0.15V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，电阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{0.15V}{0.15A}$=1Ω；
（3）当x=5cm时，设滑动变阻器接入电路中的电阻为R₁，
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.35V}{0.15A}$=9Ω，
当x=10cm时，设滑动变阻器接入电路中的电阻为R₂，滑动变阻器两端的电压U₂=1.20V，对应电流表读数为I₂=0.30A，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω，
故滑动变阻器滑动5cm电阻的改变量是△R=R₁-R₂=9Ω-4Ω=5Ω，
所以从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化是1Ω．
答：（1）5；1.50；
（2）电阻R等于1Ω；
（3）从断点处滑片P向左滑动的过程中，该滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化为1Ω．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用，关键是分析图象得到有用的数据，难点是求滑动变阻器滑片P每滑动1cm的阻值变化量．