Question

4．如图甲所示，电源电压为U保持不变，R₀为定值电阻．闭合开关，电流表A的示数为I，电压表V₁的示数U₁，电压表V₂的示数为U₂．移动滑动变阻器得到在不同电流下的U₁-I图线和U₂-I图线，如图乙所示．

（1）随着电路中电流的增大，电压表V₁的示数U₁减小（选填“减小”或“增大”）．
（2）请根据图象求电源电压U是4.5V，定值电阻R₀的阻值是1Ω．

Answer 1

分析 由电路图可知，灯泡与滑动变阻器、R₀串联，电压表V₁测变阻器和灯泡两端的电压之和，电压表V₂测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）根据欧姆定律可知当电路中的电流增大时R₀两端的电压变化，根据串联电路的电压特点可知电压表V₁的示数变化；
（2）分析出当电流表示数为为零时，可能电路发生断路，根据电压表的示数得出电源电压．根据图象中两个对应的点列车关系式求出R₀的值．

解答 解：由电路图可知，灯泡与滑动变阻器、R₀串联，电压表V₁测变阻器和灯泡两端的电压之和，电压表V₂测灯泡两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）由U=IR可知，当电路中的电流增大时，R₀两端的电压增大，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，变阻器和灯泡两端的电压之和减小，即电压表V₁的示数U₁减小；
（2）由图象可知，当电路中的电流为零时，说明电路发生了断路，由U₁的示数可得与电压表V₁并联的电路某处断路，此时U₁等于电源电压，
所以电压电压U=4.5V；
由图象知，当U₁=2.5V时，电路中的电流I=2.0A，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，R₀两端的电压：
U₀=U-U₁=4.5V-2.5V=2.0V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的电阻：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{2.0V}{2.0A}$=1Ω．
故答案为：（1）减小；（2）4.5；1．

点评 本题通过图象和动态电路考查了学生对串联电路电压、电流关系及欧姆定律的应用，关键能根据滑动变阻器阻值的变化判断出两电压表示数的变化，并能结合图象分析出所需的数值，难度较大．