Question

6．如图1所示电路，电源电压保持不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U-I”关系图象如图2所示．求：
（1）定值电阻的U-I图象是乙（选填“甲”或“乙”）
（2）电源电压和定值电阻R₁的阻值．
（3）滑动变阻器R₂的阻值变化范围．

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，电压表V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）从“U-I”关系图象可以看出，甲为滑动变阻器的关系图象，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器的电阻为0；乙为电阻R₁的图象；
（2）当滑动变阻器的阻值最大时，两电阻串联，电流相等，从图象可以看出，电流相等时为I=0.2A，滑动变阻器两端的电压为4V，电阻R₁的电压为2V，电源电压为两电压之和，根据欧姆定律可求电阻R₁的电阻和滑动变阻器的最大阻值；
（3）根据欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值，然后得出滑动变阻器R₂的阻值变化范围．

解答 解：由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，电压表V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，滑动变阻器两端的电压为0V，
由图象可知，甲为滑动变阻器的U-I图象，则乙为定值电阻的U-I图象；
（2）由图象可知，当电路中的电流I=0.2A，电阻R₁的电压U₁=2V，滑动变阻器两端的电压U₂=4V，
因串联电路总电压等于各支路电压之和，
所以，电源的电压：
U=U₁+U₂=2V+4V=6V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
（3）滑动变阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω，
所以滑动变阻器R₂的阻值变化范围为0～20Ω．
答：（1）乙；
（2）电源电压为6V，定值电阻R₁的阻值为10Ω；
（3）滑动变阻器R₂的阻值变化范围为0～20Ω．

点评 本题考查串联电路电流和电压的规律以及滑动变阻器的使用，关键是欧姆定律的应用，要明白电路各个用电器的连接情况，还要会看“U-I”关系图象．