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    4．小明同学利用电压表和电流表测量电阻R1的阻值，电源为两节干电池．按图甲正确连接电路．
    （1）闭合开关后．无论怎样移动滑片，电压表示数总为3V不变，你认为发生故障的原因可能是R1断路或R2短路
    （2）清除故障后，小明将滑片P向左滑动，电压表示数将增大 （填“增大”“减小”或“不变”），当P滑到某一位置时．两表读数如图乙、丙所示，由此可知R1=5Ω．
    （3）将电阻R1两端的电压表拆下，并联在滑动变阻器R2两端，滑动变阻器滑片由左端向右端移动过程中．示数变大的电表是电压表  （选填“电压表”或“电流表”）．滑动变阻器的实际功率先增大后减小  （选填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”或“先变小后变大”）．（己知R1＜R2滑片移动过程中电路中各元件均未损坏）．

    分析 （1）电压表示数总为3V不变，说明电压表测量的是电源两端的电压，寻找可能的原因；
    （2）根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压变化；根据电表的量程和分度值读出示数，利用欧姆定律求出R1的阻值；
    （3）电压表并联在滑动变阻器R2两端后，根据滑片的移动可知接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和R1两端的电压，根据串联电路的电压特点可知电压表示数的变化；根据电阻的串联和欧姆定律表示出电路中的电流，根据P=I2R表示出滑动变阻器消耗的电功率，然后判断消耗功率的变化．

    解答 解：（1）移动滑片，电压表示数总为3V，说明电压表测的是电源电压，原因可能是R1断路，也可能是R2短路；
    （2）将滑片P向左滑动时，接入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，
    由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流增大，
    由U=IR可知，R1两端的电压增大，甲电压表的示数增大；
    由图乙可知，电压表的量程为0～3V，示数为2.5V，
    由图丙可知，电流表的量程为0～0.02A，示数为0.5A，
    则R1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
    （3）电压表并联在滑动变阻器R2两端后，
    滑动变阻器滑片由左端向右端移动过程中，接入电路中的电阻变大，电路中的总电阻变大，
    由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流减小，R1两端的电压减小，
    因串联电路中总电压等于各分电压之和，
    所以，R2两端的电压减小，即电压表的示数减小，
    综上可知，示数变大的电表是电压表；
    因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，
    所以，电路中的电流：
    I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$，
    滑动变阻器消耗的电功率：
    P2=I2R2=（$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$）2R2=$\frac{{U}^{2}}{\frac{（{R}_{1}+{R}_{2}）^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}+2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{{{R}_{1}}^{2}-2{R}_{1}{R}_{2}+{{R}_{2}}^{2}+4{R}_{1}{R}_{2}}{{R}_{2}}}$=$\frac{{U}^{2}}{\frac{（{R}_{1}-{R}_{2}）^{2}}{{R}_{2}}+4{R}_{1}}$，
    因R1＜R2，
    所以，当R2=R1时，滑动变阻器消耗的电功率最大，
    则当滑动变阻器滑片由左端向右端移动过程中，滑动变阻器消耗的电功率先增大后减小．
    故答案为：
    （1）R1断路；R2短路；
    （2）增大；5；
    （3）电压表；先增大后减小．

    点评 本题考查了电路故障的判断和电路的动态分析以及欧姆定律、电功率公式的应用，会利用数学知识判断滑动变阻器消耗电功率的变化是关键．

    练习册系列答案
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    求：
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