Question

3．如图甲所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P由b移到a的过程中，电压表示数U随滑动变阻器接入电路的电阻R₁的变化情况如图乙所示．则滑片P由b移到a的过程中，电压表示数的变化范围为6V～2V；滑片P移到中点，通电10s，电阻R₂消耗的电能为9J．

Answer 1

分析 由电路图可知，滑动变阻器R₁与定值电阻R₂串联，电压表测R₂两端的电压．
（1）滑片位于b端时，接入电路中的电阻为0，电压表测电源的电压，由图乙可知电源的电压；当滑片位于a端时，接入电路中的电阻最大，根据图乙读出滑动变阻器的最大阻值和电压表的示数；
（2）滑片P移到中点时，由图乙读出电压表的示数，根据串联电路的电压特点求出R₁两端的电压，根据串联电路的电流特点和欧姆定律求出电路中的电流，利用W=UIt求出通电10s电阻R₂消耗的电能．

解答 解：由电路图可知，滑动变阻器R₁与定值电阻R₂串联，电压表测R₂两端的电压．
（1）滑片位于b端时，接入电路中的电阻为0，电压表测电源的电压，
由图乙可知，电压表的示数为6V，即电源的电压为6V，
当滑片位于a端时，接入电路中的电阻最大，
由图乙可知，滑动变阻器的最大阻值为20Ω，电压表的最小示数为2V，
所以，滑片P由b移到a的过程中，电压表示数的变化范围为6V～2V；
（2）滑片P移到中点时，R₁=10Ω，由图乙可知，电压表的示数U₂=3V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₁两端的电压：
U₁=U-U₂=6V-3V=3V，
因串联电路中各处的电流相等，
所以，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A，
通电10s，电阻R₂消耗的电能：
W₂=U₂It=3V×0.3A×10s=9J．
故答案为：6V～2；9．

点评 本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功公式的应用，从图象中读出R₁不同阻值时电压表的示数．