题目内容

1．如图1、2有两个电学黑箱甲、乙，内部均为常见的电学元件，A、B、C、D、E、F均为其外接线柱．甲黑箱的外壳上有一个开关按钮，控制箱内开关，还有一电流表表盘，连接内部电流表，乙黑箱的外壳上有一可左右滑动的滑片，连接箱内滑动变阻器；还有一电压表表盘，连接内部电压表．其中甲黑箱内的结构已经知道，如图3所示，其中R0为定值电阻，已知乙黑箱中存在1个电压表，1个定值电阻，1个滑动变阻器，但是不知道其内部的电路结构．当分别连接表中的接线柱，闭合开关，滑动变阻器的滑片充分滑动，记下电流表、电压表示数，请根据表格中记录的数据推测：

 连接接线柱 电流表示数/A电压表示数/V 
 A连B 1.2 0
 A连C，B连D 0 6
 A连C，B连E 0 6
 A连C，B连F 0 6
 A连D，B连E 0.4 0
 A连D，B连F 0.2-0.4 0
 A连E，B连F 0.3-1.2 0
（1）黑箱甲中的电源电压为6V；
（2）黑箱甲内定值电阻R0=5Ω；
（3）滑动变阻器的最大阻值为15Ω；
（4）在图4中画出黑箱乙的内部电路图．

分析 （1）图3实际为一探测器，AB间接入电压表时（或电压表和电阻串联时），电压表示数为电源电压，因电压表内阻很大，电流表示数为0；
A连C，B连E，
A连C，B连F，
两表示数均同A连C，B连D时的情况，
可推出CD间或CE间或CF间连有电压表，
且电源电压等于电压表示数；
（2）根据将电学黑箱甲的AB连接，电流表示数，结合图3，根据欧姆定律求R0；
（3）根据A连D，B连E时，电流表示数为定值且小于1.2A，根据电压一定时，电阻越大，电流越小和电阻的串联规律，则可判断DE间有定值电阻；
根据A连E，B连F，电流表示数变化范围为0.3A-1.2A大于A连D，B连F时电流的示数变化范围0.2A-0.4A，
根据电阻的串联规律和在电压不变时，电阻越大，电流越小，则可推出乙中的变阻器一定在EF之间；
当A连E，B连F电表的示数，根据当电流最小时，根据电阻的串联和欧姆定律可求乙箱中的变阻器的最大电阻；
最终确定电压表连接的位置．
（4）根据分析画出电路图．

解答 解：（1）当A连C，B连D，电压表示数为6V，电流表示为0，
因当A连C，B连E和A连C，B连F这两种情况下，两表示数均同A连C，B连D时的情况，即电流表示数为0，电压表示数为6V，故CD间或CE间或CF间连有电压表；
故电源电压为：
U=6V--------①；
（2）将电学黑箱甲的AB连接，电流表示数为I=1.2A，结合图3，根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$，定值电阻：
R0=$\frac{U}{I}=\frac{U}{1.2A}$-------②；
由①②得，定值电阻R0=5Ω；
（3）A连D，B连E，电流表示数为定值且小于1.2A，根据电阻的串联规律和在电压不变时，电阻越大，电流越小，则可判断DE间有定值电阻，
 A连E，B连F，电流表示数变化范围为0.3A-1.2A大于A连D，B连F时电流的示数变化范围0.2A-0.4A，
则可推出乙中的变阻器一定在EF之间，ED之间接定值电阻；
 A连E，B连F，电流表示数变化范围为0.3A-1.2A，当变阻器最大电阻连入时，电表示数最小I最小=0.3A，
此时电路的总电阻：
R总2=$\frac{U}{{I}_{最小}}=\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
根据电阻的串联规律，EF间变阻器的最大电阻：
R滑大=20Ω-5Ω=15Ω；
故可确定故电压表在CD间，
（4）根据上面的分析，黑箱乙的内部电路图如下所示：

故答案为：（1）6V；（2）5Ω；（3）15Ω；（4）如上所示．

点评 本题考查了黑箱问题，涉及到串联电路的特点和欧姆定律的应用以及探测器串联定值电阻的作用，分析表格数据得出连接方式和位置是本题的关键．难度大，对学生的推理能力要求高．

练习册系列答案
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