Question

18．某实验小组利用图甲所示电路研究滑动变阻器的特点，初始时滑片P在最右端，但由于电路中某处发生断路，合上开关后发现滑片P向左滑过一段距离x后电流表才有读数，于是该组同学分别作出了电压表读数U与x、电流表读数I与x的关系图象，如图乙所示．根据图象，完成下列问题：

（1）电路中发生断路的位置为C．
A．电流表                              B．绕制滑动变阻器的电阻丝距右端10cm某处
C．绕制滑动变阻器的电阻丝距右端5cm某处    D．定值电阻R
（2）求电池的电压．
（3）求电阻R的阻值．

Answer 1

分析 由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压．
（1）由图乙可知当x≤5cm时，电压表示数不变，且电路中的电流为0，据此判断发生断路的位置；
（2）电路断路时，电压表测电源的电压，据此可知电池的电压；
（3）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．

解答 解：由电路图可知，两电阻串联，电流表测电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端的电压．
（1）由图乙可知，当x≤5cm时，电压表示数保持1.5V不变，
则电路中发生断路的位置为绕制滑动变阻器的电阻丝距右端5cm某处；
（2）由图象可知，x≤5cm时，电压表的示数为1.5V不变，故电源电压U=1.50V；
（3）由图象可知，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：
R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{0.15V}{0.15A}$=1Ω．
答：（1）C；
（2）电池的电压为1.5V；
（3）电阻R的阻值为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．