Question

11．某實(shí)驗(yàn)小組利用圖甲所示電路研究滑動(dòng)變阻器特點(diǎn)，初始時(shí)滑片P在最右端，但由于電路中某處發(fā)生斷路，合上開關(guān)后發(fā)現(xiàn)滑片P向左滑過(guò)一段距離x后電流表才有讀數(shù)，于是該組同學(xué)分別作出了電壓表讀數(shù)U與x、電流表讀數(shù)I與x的關(guān)系圖，如圖乙所示，根據(jù)圖象，完成下列問(wèn)題：

（1）電路中發(fā)生斷路的位置C；
（A）電流表　　
（B）定值電阻R    
（C）繞制滑動(dòng)變阻器的電阻絲距右端5cm某處
（D）繞制滑動(dòng)變阻器的電阻絲距右端10cm某處
（2）電池的電壓為1.5V；
（3）電阻R的阻值為1Ω；
（4）若繞滑動(dòng)變阻器的電阻絲的電阻與其長(zhǎng)度成正比，則滑動(dòng)變阻器的總電阻值為18Ω．

Answer 1

分析 （1）從圖象上可看出，電路中通路和斷路狀態(tài)由此即可判斷故障位置；
（2）從圖象上可以看出斷點(diǎn)的位置和電源電壓的大��；
（3）從圖象上可看出，當(dāng)x=5cm時(shí)電路為通路，并讀出電表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出電阻R兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出電阻R的大��；
（4）根據(jù)歐姆定律求出接入電路的電阻，即為此時(shí)滑動(dòng)變阻器完好部分的電阻絲的阻值，根據(jù)電阻絲的電阻與其長(zhǎng)度成正比判斷出滑動(dòng)變阻器的總電阻值．

解答 解：（1）從圖象上可看出，當(dāng)x＞5cm時(shí)，電路為通路，說(shuō)明電路中的電流表、定值電阻R和x=5cm時(shí)的變阻器為正常的，所以故障為：繞制滑動(dòng)變阻器的電阻絲距右端5cm的某處；
（2）由圖乙可知，當(dāng)x＜5cm時(shí)，電壓表示數(shù)保持1.5V不變，則電源電壓為1.5V；
（3）當(dāng)x=5cm時(shí)，由乙圖可知，電壓表示數(shù)I₁=1.35V，電流表示數(shù)U₁=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；
滑動(dòng)變阻器完好部分的電阻絲的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.35V}{0.15A}$=9Ω；
由乙圖可知滑動(dòng)變阻器電阻絲的長(zhǎng)度為10cm．滑動(dòng)變阻器完好部分的電阻絲為10cm-5cm，根據(jù)若繞滑動(dòng)變阻器的電阻絲的電阻與其長(zhǎng)度成正比可知：滑動(dòng)變阻器的總電阻值為9Ω×2=18Ω．
故答案為：（1）C；（2）1.5；（3）1；18．

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)鍵是分析圖象得到有用的數(shù)據(jù)．