如图甲所示的电路中,闭合开关S,将变阻器R的滑动触头P从一端移到另一端,得到两个电压表V1及V2的示数随电流表A示数的图线如图乙所示。求:
(1)电源电压及R0的值;
(2)滑动变阻器的最大阻值Rmax;
(3)在图乙的U﹣I图上画出电压表的V3示数随电流表A示数变化的图线。(不需要写出作画依据,仅画出图线即可)
解析:
(1)由图可知,闭合开关后,电阻R0、灯泡和滑动变阻器串联,电压表V2测变阻器与灯的总电压,V1测灯的电压,而电压表V3测R0的电压;
根据串联电路电压的规律可知,V2的示数大于V1的示数,根据图乙两个图像相同电流下的电压大小关系可知,图乙中,倾斜直线表示电压表V2的示数随电流表A示数的变化图线,曲线表示电压表V1的示数随电流表A示数的变化图线;
设电源电压为U,在图乙中取(4.5V,0.3A)及(3.0V,0.6A)两点,即对应V2的示数为4.5V时,电路中电流为0.3A;当V2的示数为3.0V时,电路中电流为0.6A;
根据串联电路电压的规律和电流的规律,由这两组数据列方程得:
电源电压
U=4.5V+0.3A•R0﹣﹣﹣①
电源电压
U=3.0V+0.6A•R0﹣﹣﹣②
解得:
R0=5Ω
电源电压
U=6V.
(2)当滑片P在最右端时,滑动变阻器接入的阻值为最大,此时电路中的电流最小,
由图可知,此时I=0.3A,此时V2的示数为4.5V,V1的示数为0.5V,
根据串联电路电压的规律,变阻器两端的电压
UR=4.5V﹣0.5V=4V,
则滑动变阻器的最大阻值:
(3)V3测R0的电压,因R3为定值电阻,所以V3示数随电流表A示数变化的图线为一直线(其延长线过坐标原点);当变阻器连入电路中的电阻为0时,电路中的电流最大为0.6A,V2的示数为3V,根据串联电路电压的规律,所以此时V3的示数为6V﹣3V=3V;
当变阻器连入电路中的电阻最大时,电流最小为0.3A,此时V2的示数为4.5V,根据串联电路电压的规律,此时V3的示数为6V﹣4.5V=1.5V;
由此在坐标系中确定所画直线的两个端点,将这两个点连接起来即可,如下图所示:
故
(1)电源电压为6V,R0的值为5Ω;
(2)滑动变阻器的最大阻值Rmax为13.3Ω;
(3)在图乙的U﹣I图上画出电压表的V3示数随电流表A示数变化的图线,如上图所示。
微信扫码关注三人行问答社区 公众号