Question

4．如图所示的电路中，电源电压恒为12V，定值电阻R₀=10Ω，滑动变阻器标有“20Ω 2A”．
（1）滑片P在a时，电流表的示数0.4A；
（2）滑片P在b时，电压表的示数0V；
（3）在坐标图中画出电压表示数U随电流表示数I变化的图象．

Answer 1

分析 （1）滑片P在a处时，滑动变阻器全部连入电路，此时电路中电阻最大，电流最小，根据I=$\frac{U}{R}$求出电流值，再根据欧姆定律求出滑动变阻器两端的电压，即电压表示数；
（2）滑片P在b处时，滑动变阻器被短路，此时电压表示数为0V，根据欧姆定律求出此时的电流值，即电流表示数；
（3）根据滑片在a点和b点的电流表示数和电压表示数画出图象．

解答 解：
由电路图可知，滑动变阻器与R₀ 串联，电压表测滑动变阻器两端的电压；
（1）滑片P在a处时，滑动变阻器全部连入电路，此时电路中电阻最大，
电路中的电流I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{12V}{10Ω+20Ω}$=0.4A，即电流表示数为0.4A；
此时滑动变阻器两端的电压U_滑=IR=0.4A×20Ω=8V，即电压表示数为8V；
（2）滑片P在b处时，滑动变阻器被短路，此时电压表示数为0V；
此时电路中的电流为I′=$\frac{U}{{R}_{0}}$=$\frac{12V}{10Ω}$=1.2A，即电流表示数为1.2A；
（3）由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀两端的电压：U₀=IR₀，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，滑动变阻器两端的电压（即电压表示数）：U=U_总-U₀=U_总-IR₀，
即电压表的示数U随电流表示数I的变化关系式为：U=U_总-IR₀；由于U_总、R₀均不变，所以U与I的关系是一次函数，图象为一条直线，
根据上面求出的两组电流表示数和电压表示数，在图象中采用描点法画出图象如下：

故答案为：（1）0.4；（2）0；（3）如上图所示．

点评 此题主要考查的是学生对欧姆定律计算公式、电路结构分析的理解和掌握，注意电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，注意图象的画法，难度不大．