Question

4．如圖甲所示，電源電壓為U保持不變，R₀為定值電阻．閉合開關，電流表A的示數為I，電壓表V₁的示數U₁，電壓表V₂的示數為U₂．移動滑動變阻器得到在不同電流下的U₁-I圖線和U₂-I圖線，如圖乙所示．

（1）隨著電路中電流的增大，電壓表V₁的示數U₁減小（選填“減小”或“增大”）．
（2）請根據圖象求電源電壓U是4.5V，定值電阻R₀的阻值是1Ω．

Answer 1

分析 由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器、R₀串聯，電壓表V₁測變阻器和燈泡兩端的電壓之和，電壓表V₂測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）根據歐姆定律可知當電路中的電流增大時R₀兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知電壓表V₁的示數變化；
（2）分析出當電流表示數為為零時，可能電路發生斷路，根據電壓表的示數得出電源電壓．根據圖象中兩個對應的點列車關系式求出R₀的值．

解答 解：由電路圖可知，燈泡與滑動變阻器、R₀串聯，電壓表V₁測變阻器和燈泡兩端的電壓之和，電壓表V₂測燈泡兩端的電壓，電流表測電路中的電流．
（1）由U=IR可知，當電路中的電流增大時，R₀兩端的電壓增大，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，變阻器和燈泡兩端的電壓之和減小，即電壓表V₁的示數U₁減小；
（2）由圖象可知，當電路中的電流為零時，說明電路發生了斷路，由U₁的示數可得與電壓表V₁并聯的電路某處斷路，此時U₁等于電源電壓，
所以電壓電壓U=4.5V；
由圖象知，當U₁=2.5V時，電路中的電流I=2.0A，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓：
U₀=U-U₁=4.5V-2.5V=2.0V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的電阻：
R₀=$\frac{{U}_{0}}{I}$=$\frac{2.0V}{2.0A}$=1Ω．
故答案為：（1）減小；（2）4.5；1．

點評 本題通過圖象和動態電路考查了學生對串聯電路電壓、電流關系及歐姆定律的應用，關鍵能根據滑動變阻器阻值的變化判斷出兩電壓表示數的變化，并能結合圖象分析出所需的數值，難度較大．