5.如圖甲所示的電路,可變電阻R2的滑片P從左向右滑動(dòng)過(guò)程中,電壓表與電流表示數(shù)呈圖乙所示的規(guī)律,求:
(1)當(dāng)電流表的示數(shù)為1A,可變電阻R2接入電路的阻值.
(2)可變電阻R2接入電路的阻值的變化范圍.
(3)電源電壓和電阻R1各是多大?

分析 由電路圖可知,定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)由圖乙讀出電流表的示數(shù)為1A時(shí)電壓表的示數(shù),根據(jù)歐姆定律求出變阻器接入電路中的電阻;
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)電路中的總電阻最大,電路中的電流最小,根據(jù)圖象讀出電路中的電流和電壓表的示數(shù),利用歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值;
(3)根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流為1A和電路中的電流最小時(shí)電源的電壓,利用電源的電壓不變得出等式即可求出R1的阻值,進(jìn)一步求出電源的電壓.

解答 解:由電路圖可知,定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器R2串聯(lián),電壓表測(cè)R2兩端的電壓,電流表測(cè)電路中的電流.
(1)由圖乙可知,當(dāng)電流表示數(shù)I=1A時(shí),電壓表的示數(shù)U2=10V,
由I=$\frac{U}{R}$可得,變阻器接入電路中的電阻:
R2=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{10V}{1A}$=10Ω;
(2)當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí),電路中的總電阻最大,電路中的電流最小,
由圖乙可知,電路中的最小電流I′=0.5A,電壓表的示數(shù)U2′=12.5V,
則變阻器的最大阻值:
R2大=$\frac{{U}_{2}′}{I′}$=$\frac{12.5V}{0.5A}$=25Ω,
則可變電阻R2接入電路的阻值的變化范圍為0~25Ω;
(3)因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和,
所以,當(dāng)I=1A時(shí),電源的電壓U=U1+U2=IR1+U2=1A×R1+10V,
當(dāng)I=0.5A時(shí),電源的電壓U=U1′+U2′=I′R1+U2′=0.5A×R1+12.5V,
因電源的電壓不變,
所以,1A×R1+10V=0.5A×R1+12.5V,
解得:R1=5Ω,
電源的電壓U=U1+U2=1A×5Ω+10V=15V.
答:(1)當(dāng)電流表的示數(shù)為1A,可變電阻R2接入電路的阻值為10Ω;
(2)可變電阻R2接入電路的阻值的變化范圍為0~25Ω;
(3)電源電壓為15V,電阻R1為5Ω.

點(diǎn)評(píng) 本題考查電阻、電流和電壓的計(jì)算,關(guān)鍵是歐姆定律及其變形的靈活運(yùn)用,難點(diǎn)是根據(jù)圖象得出數(shù)據(jù)解決問(wèn)題,要記住串聯(lián)電路電流和電壓的規(guī)律.

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