Question

如圖甲所示，電源電壓恒定，導(dǎo)體電阻的阻值不隨溫度的變化而變化．某同學(xué)把不同的定值電阻分別接入ab之間，得到ab兩端的電壓與接入電阻大小的關(guān)系如圖乙所示．當(dāng)ab間只接入電阻R₁時(shí)，電壓表的示數(shù)U₁如圖丙所示；當(dāng)ab間只接入電阻R₂時(shí)，電壓表的示數(shù)為3.6伏，電阻R所消耗的功率為2.43瓦．


（1）U₁的示數(shù)是______伏；
（2）請(qǐng)你將圖丁中的電壓表按甲電路圖正確連接起來；
（3）根據(jù)圖乙可得，電阻R₁：R₂=______；
（4）求電源電壓及電阻的阻值．

Answer 1

【答案】分析：（1）先根據(jù)乙圖結(jié)合中R₁與R₂兩端的電壓關(guān)系確定電壓表的量程，根據(jù)電壓表的量程和分度值，讀出U₁的示數(shù)．
（2）根據(jù)電路圖可知，電壓表并聯(lián)在R₂兩端測(cè)電壓，注意正負(fù)接線柱的連接．
（3）由乙圖可知3.6V和6V對(duì)應(yīng)的電阻關(guān)系，進(jìn)一步求出電阻R₁：R₂的值．
（4）根據(jù)歐姆定律求出ab間只接入電阻R₁時(shí)和ab間只接入電阻R₂時(shí)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)結(jié)合電源的電壓不變求出電源的電壓；
當(dāng)ab間只接入電阻R₂時(shí)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)求出電阻R兩端的電壓，根據(jù)P=表示出R所消耗的功率，即可求出其阻值．
解答：解：（1）由圖乙可知，電阻R₁兩端的電壓大于R₂兩端的電壓3.6伏，故電壓表的量程為0～15V，分度值為0.5V，所以U₁的示數(shù)為6V；
（2）把電壓表的大量程與電阻R₂并聯(lián)，電流從正接線柱流入負(fù)接線柱流出，如下圖所示：

（3）根據(jù)圖乙可知，3.6V時(shí)電阻R₂的阻值位于2個(gè)單位電阻的位置，電阻R₁的阻值位于6個(gè)單位電阻的位置，
所以R₁：R₂=6：2=3：1．
（4）因電源的電壓不變，且R₁：R₂=3：1則：
U=6V+×R，U=3.6V+×R，
連接等式可得：
2.4V=×R-×R=×R-×R=×R，
解得：=1.5，
電源的電壓U=3.6V+×R=3.6V+3.6V×1.5=9V；
當(dāng)ab間只接入電阻R₂時(shí)，
電阻R兩端的電壓U=U-U₂=9V-3.6V=5.4V，
消耗的功率P===2.43W，
解得R=12Ω．
故答案為：（1）6；（2）如上圖所示；（3）3：1；（4）電源電壓為9V，電阻的阻值為12Ω．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律、電功率公式的靈活運(yùn)用，關(guān)鍵是根據(jù)圖象確定電壓表的量程和兩電阻之間的關(guān)系，難點(diǎn)是根據(jù)電源的電壓不變和電阻R所消耗的功率求出電源電壓及電阻的阻值．