Question

4．如圖甲所示的電路中，電源電壓保持不變．閉合開關(guān)，將變阻器滑片從一端移動(dòng)到另一端的過(guò)程中，兩只電壓表與電流表示數(shù)的變化關(guān)系圖線如圖乙所示，則電源電壓為15V，滑片移至最左端時(shí)10s內(nèi)電流通過(guò)R₁產(chǎn)生的熱量為6J．

Answer 1

分析 由電路圖可知，電阻R₁、電阻R₂、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V₁測(cè)量R₂兩端的電壓，電壓表V₂測(cè)量R₂和變阻器兩端的總電壓，電流表測(cè)量電路中的電流．
（1）當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小，從而使電路中的總電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流變大，R₁和R₂兩端的電壓變大，由串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知，R₂和變阻器兩端的總電壓變小，由此可知圖象中上半部分為電壓表V₂示數(shù)變化圖線，下半部分為電壓表V₁示數(shù)變化圖線；
（2）由圖象可知，當(dāng)滑片P移至最右端，滑動(dòng)變阻器連入電阻為0，此時(shí)電路中的總電阻最小，電路中的電流最大為0.6A，此時(shí)兩電壓表的示數(shù)都為6V，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓；當(dāng)電壓表V₂的示數(shù)（R₂和變阻器兩端的電壓）為12V時(shí)，電壓表V₁的示數(shù)（R₂兩端的電壓）為2V，電路中的電流為0.2A，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓，利用電源的電壓不變得出等式即可求出R₁的阻值和電源的電壓，根據(jù)Q=I²Rt求出滑片移至最左端時(shí)10s內(nèi)電流通過(guò)R₁產(chǎn)生的熱量．

解答 解：由電路圖可知，電阻R₁、電阻R₂、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，電壓表V₁測(cè)量R₂兩端的電壓，電壓表V₂測(cè)量R₂和變阻器兩端的總電壓，電流表測(cè)量電路中的電流．
（1）當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入的電阻變小，電路中的總電阻變小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變大，
由U=IR可知，R₁和R₂兩端的電壓變大，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電壓表V₂的示數(shù)變小，
結(jié)合圖乙可知，圖象中上半部分為電壓表V₂示數(shù)變化圖線，下半部分為電壓表V₁示數(shù)變化圖線；
（2）當(dāng)滑片P移至最右端時(shí)，兩電壓表均測(cè)R₂兩端的電壓，電路中的電流最大為I=0.6A，U_V1=6V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓：
U=U_V1+U₁=6V+0.6A×R₁-------①
當(dāng)滑片位于左端時(shí)，電壓表V₂的示數(shù)（R₂和變阻器兩端的電壓）U_V2=12V時(shí)，電路中的電流I′=0.2A，
則電源的電壓：
U=U_V2+U₁′=12V+0.2A×R₁----②
因電源的電壓不變，
所以，由①②可得：R₁=15Ω，U=15V，
滑片移至最左端時(shí)10s內(nèi)電流通過(guò)R₁產(chǎn)生的熱量：
Q₁=（I′）²R₁t=（0.2A）²×15Ω×10s=6J．
故答案為：15；6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，關(guān)鍵是兩電壓表的示數(shù)與電流表示數(shù)變化的關(guān)系的判斷．