Question

17．如图1所示的电路中，直径为D的圆环是用粗细均匀的电阻丝制成的，其阻值为R，图中A，B，…，H为圆环的等分点，A点固定，电阻不计的金属杆OP上接有电流表A，P为滑片，且滑片P能沿圆环滑动，并保持良好的接触，电源电动势为E，内阻不计．当闭合电键S后，滑片P沿圆环顺时针滑动时，图中各表的示数会发生变化．甲、乙两同学按此电路图，分别做实验，并记下当滑片P在某些位置时各电表的示数．
表一甲同学测得实验数据

滑片P的位置	位置B	位置C	位置D	位置E	位置F	位置x	位置A
电流表A的示数（A）	0.25	0.20	0.18	0.17	0.18	0.19
电压表V1的示数（V）	3.75	3.00	2.70	2.55	2.70	2.85
电压表V2的示数（V）	2.25	3.00	3.30	3.45	3.30	3.15

表二乙同学测得实验数据

滑片P的位置	位置B	位置C	位置D	位置E	位置F	位置G	位置x
电流表A的示数（A ）	0.24	0.17	0.13	0.11	0.09	0.08
电压表V1的示数（V）	3.60	2.55	1.95	1.65	1.35	1.20
电压表V2的示数（V）	2.40	3.45	4.05	4.35	4.65	4.80

（1）甲、乙两同学分别用游标卡尺和螺旋测微器测量小圆环的厚度，如图2所示，甲、乙同学的读数分别为3.64mm，3.878mm．

（2）根据上述实验数据，回答下列问题：
①根据表1中的实验数据，请通过计算，分析完成表1中“位置A”下的空格．
I=0.4A；U₁=6V．
②根据表1、表2中的实验数据，请通过比较、分析来说明，可能乙同学在实验过程中，GA间部分的电路发生了断路．
③根据②中的分析，请思考：当滑片P滑到G、A之间位置X时，则表2中“位置X”下的空格可能的数据（即各电表的示数）分别是BD
A．0.05A，0.75V，5.25V              B．0.07A，1.05V，4.95V
C．0.16A，2.40V，3.60V              D．0.25A，3.75V，2.25V．

Answer 1

分析 （1）游标卡尺主尺与游标尺示数之和是游标卡尺示数；螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数．
（2）①根据图示电路结构与表中实验数据，应用串联电路特点与欧姆定律分析答题；
②常见的电路故障有断路与短路两种，根据实验数据与电路结构分析答题；
③根据电路结构与实验数据应用串联电路特点与欧姆定律分析答题．

解答 解：（1）由图甲所示可知，游标卡尺示数为：3mm+0.02mm×32=3.64mm；
由图乙所示螺旋测微器可知，其示数为：3.5mm+0.01mm×37.8=3.878mm；
（2）①当滑片滑动A位置，圆环部分短路，电压表电压表V₂的示数为0，电源电动势等于圆环部分未短路时，两电压表示数之和，
即E=3.75+2.25V=6V，电阻R₁的阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.75V}{0.25A}$=15Ω，则此时电压表V₁的示数为6V，电流表的示数：I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A．
所以“位置A”下的空格分别为0.4A，6V．
②通过甲同学数据分析知，电压表V₂的示数先增大后减小，是因为并联部分电阻先增大后减小，乙同学电压表V₂的示数逐渐增大，知圆环部分的电阻逐渐增大，知乙同学做实验时，圆环在G、A之间某处发生断路故障．
③由于G、A之间某处发生断路故障，所以在位置X处，圆环的电阻可能比BA部分小，可能比BG部分大，则电流表的示数可能小于0.08A，可能大于0.24A．当电流表示数小于0.08A时，U₁＜1.20V，U₂＞4.80V，当电流大于0.24A时，U₁＞3.6V，U₂＜2.4V．又电压表U₁的示数与电流表的示数比值等于R₁的阻值，为15Ω．故B、D正确，A、C错误．故选BD．
故答案为：（1）3.64；3.878；（2）①0.4；6；②GA间；③BD．

点评 本题考查了游标卡尺与螺旋测微器读数、求电压与电流、电路故障分析等问题；要掌握常用器材的使用及读数方法；本题对学生的逻辑推理能力、物理知识的直接应用及迁移应用能力的要求较高，应通过仔细审题，找出电路的正确的结构，再利用所学过的串并联电路的规律进行分析解答．