Question

3．如图1所示电路，电源电压不变，当闭合开关S，调节滑动变阻器阻值从最大变化到最小，两个电阻的“U-I”关系如图2所示．则R₁的阻值为10Ω，滑动变阻器R₂的最大阻值是20Ω，当滑片从最右端匀速向左滑动时，电压表V₂指针转动的速度变大，（选填“不变”“变大”“变小”，下同）电流表指针转动的速度变大．

Answer 1

分析 由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，电压表V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）从“U-I”关系图象可以看出，甲为滑动变阻器的关系图象，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器的电阻为0；乙为电阻R₁的图象；
当滑动变阻器的阻值最大时，两电阻串联，电流相等，从图象可以看出，电流相等时为I=0.2A，滑动变阻器两端的电压为4V，电阻R₁的电压为2V，电源电压为两电压之和，根据欧姆定律可求电阻R₁的电阻和滑动变阻器的最大阻值；
（2）当滑片从最右端匀速向左滑动时，由电路特点和欧姆定律结合图象分别找到滑片在两端有中点时两电表示数，从而判断电表示数变化，即表指转动速度变化情况．

解答 解：由电路图可知，R₁与R₂串联，电压表V₁测R₁两端的电压，电压表V₂测R₂两端的电压，电流表测电路中的电流．
（1）当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，滑动变阻器两端的电压为0V，由图象可知，甲为滑动变阻器的U-I图象，则乙为定值电阻的U-I图象；
则当电路中的电流最小为I=0.2A，电阻R₁的电压U₁=2V，滑动变阻器两端的电压U₂=4V，此时变阻器连入阻值最大，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值电阻R₁的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
滑动变阻器的最大阻值：
R₂=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω，
（2）①由图象知，当滑片在右端时，即R₂=20Ω时，电路中电流I=0.2A，U₂=4V；
电源电压：U=U₁+U₂=2V+4V=6V，
②当滑片在中点时，由串联电路和欧姆定律可知：
电路中电流：I=$\frac{U}{{R}_{1}+{R}_{2}}$=$\frac{6V}{10Ω+10Ω}$=0.3A，由图象知此时U₂=3V；
③当滑片滑至左端时，即R₂=0时，由图象知此时电路中电流I=0.6A，U₂=0．
综上所述，滑片从最右端匀速向左滑动时，U₂变化量变大，即电压表V₂指针转动的速度变大，电路中电流变化量变大，即电流表指针转动的速度变大．
故答案为：10；20；变大；变大．

点评 本题考查串联电路电流和电压的规律以及滑动变阻器的使用，关键是欧姆定律的应用，要明白电路各个用电器的连接情况，还要会看“U-I”关系图象．