Question

12．如图所示，某同学用两个滑动变阻器研究分压电路的特点．使用器材如下：两个阻值分别为（0～10Ω）和（0～50Ω）的滑动变阻器、电动势为3V的电源及电键、导线若干．闭合电键后，将电路图甲中所示的电流标记为I₁和I₂．

（1）根据电路图甲，用笔代替导线补充画完实物图乙中缺少的导线．
（2）当P_A保持在最右端时，将P_B从左端滑动至右端的过程中，发现电流I₂相对变化更小，则说明图甲、乙中A电阻的阻值为0～50Ω（选填“0～10Ω”或“0～50Ω”）．
（3）某同学按如下操作：
①将P_A滑片调整到某位置，任意移动P_B滑片；
②将P_B滑片调整到某位置，任意移动P_A滑片．
得到两条U-I₁的直线图象如图丙所示．根据图象数据可知，电源内阻为2Ω；当电流I₁在图中等于0.1A时，滑动变阻器B消耗的电功率为0.6W．

Answer 1

分析 （1）明确实验原理图，根据实物图的连接方法可得出对应的实物图；
（2）分析电路结构，明确两滑动变阻器的连接方法，从而根据实验的现象明确电阻的接入情况；
（3）根据两滑动变阻器的变化，明确对应的图象，再根据图象规律结合串并联电路的规律可求得电源内阻及B滑片不动时B的右侧接入电阻；再由功率公式可求得B滑动变阻器的功率．

解答 解：（1）根据原理图可得出对应的实物图如图所示；
（2）当P_A保持在最右端时，A电阻接入最大电阻，总电阻与B电阻的右半部分并联；因I₂变化较小，说明B中电阻相对A中电阻较大，从而对电路的影响较小；故A为小电阻，B为大电阻；故答案为0～10Ω；
（3）由题意可知，当保持P_A不动时，电压与电流I₁的伏安特性曲线为A的电阻；由图可知，其阻值R_A=$\frac{1.2}{0.1}$=12Ω；
当P_B不动时，电压与电流的关系是通过滑动变阻器输出电压与电流之间的关系；输出的最大电压为1.5V；
即设B与A并联电阻为R；则有：
1.5=$\frac{E}{10+r}×R$
且当电压为1.2V时，I₁=0.1A；
1.8=（0.1+$\frac{1.2}{R}$）（10-R+r）
联立解得：r=2Ω；R=6Ω；
滑动变阻器B右半部分电流I2=$\frac{1.2}{6}$=0.2A；
左侧电流：I₂′=0.1+0.2=0.3A
故滑动变阻器B消耗的功率P=I₂′²（10-R）+I₂²R=0.6W；

故答案为：（1）如图所示；
（2）0～10Ω
（3）2   0.6

点评 本题考查电阻的测量实验，要注意正确分析实验原理，明确两伏安特性曲线的性质，结合串并联电路的规律即可求解．