Question

20．如圖所示電路，電源電壓U₀不變，初始時滑動變阻器的滑片P在最右端，但由于滑動變阻器某處發(fā)生斷路，合上開關后滑片P向左滑過一段距離后電流表才有讀數．且電壓表讀數U與x、電流表讀數I與x的關系如圖2.3所示．

（1）根據圖象可知：電源電壓U₀=1.5V，斷點位置在x=5cm處．
（2）電阻R=1Ω．
（3）從斷點處滑片P向左滑動的過程中，該滑動變阻器滑片P每滑動1cm，阻值變化1Ω，該滑動變阻器電阻絲沒有斷路時的最大電阻值為14Ω．

Answer 1

分析 （1）從圖象上可以看出斷點的位置和電源電壓的大小；
（2）從圖象上可看出，當x=5cm時電路為通路，并讀出電表的示數，根據串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出電阻R兩端的電壓，根據歐姆定律求出電阻R的大小；
（3）先計算x=5cm時和x=10cm時滑動變阻器接入電路的電阻，進而求出滑動變阻器滑動5cm電阻的改變量，從而求出該滑動變阻器滑片P每滑動1cm的阻值變化，最后求出滑動變阻器電阻絲沒有斷路時的總電阻值．

解答 解：（1）由圖2可知，當x＜5cm時，電壓表示數保持1.5V不變，
則斷點處離變阻器最右端5cm，電源電壓為1.5V；
（2）當x=5cm時，由2、3圖可知，電壓表示數U₁=1.35V，電流表示數I₁=0.15A，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，R兩端的電壓：U_R=U₀-U₁=1.5V-1.35V=0.15V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R的阻值：
R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.15V}{0.15A}$=1Ω；
3）當x=5cm時，設滑動變阻器接入電路中的電阻為R₁，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.35V}{0.15A}$=9Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω，
故滑動變阻器滑動5cm電阻的改變量是△R=R₁-R₂=9Ω-4Ω=5Ω，
所以從斷點處滑片P向左滑動的過程中，該滑動變阻器滑片P每滑動1cm的阻值變化是1Ω．
該滑動變阻器沒有斷路時的總電阻值：R_總=9Ω+5cm×1Ω/cm=14Ω．
故答案為：（1）1.5；5；（2）1；（3）1；14．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的應用，關鍵是分析圖象得到有用的數據．