當(dāng)U為電源電壓時,I就是總電流,W為電流做的總功;當(dāng)U為分壓時,I應(yīng)該對應(yīng)分電流,W對應(yīng)部分電功。同一性就是對應(yīng)關(guān)系。
關(guān)于串聯(lián)電路的考查,最多的場景就是一個定值電阻加一個滑動變阻器的模型。在滑動變阻器滑片從一端到另一端的過程中,通過記錄電壓表和電流表的讀數(shù),可以得到對應(yīng)的圖像。
一、電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端的情形

這是一個串聯(lián)電路,電壓表測定值電阻R1兩端電壓,電流表測電路電流。當(dāng)滑動變阻器全部接入電路時,總電阻最大,總電流最小,對應(yīng)I1的狀態(tài)。當(dāng)滑動變阻器接入電路電阻為0時,只有R1接入電路,總電阻最小,總電流最大,對應(yīng)I2的狀態(tài),此時R1兩端電壓為電源電壓。所以可以得到:
U=U2
R1=U1/I1=U2/I2
R2的最大阻值=(U-U1)/I1=(U2-U1)/I1
二、電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端的情形

這是一個串聯(lián)電路,電壓表測滑動變阻器R2兩端電壓,電流表測電路電流。當(dāng)滑動變阻器全部接入電路時,總電阻最大,總電流最小,對應(yīng)I1的狀態(tài)。當(dāng)滑動變阻器接入電路電阻為0時,只有R1接入電路,總電阻最小,總電流最大,對應(yīng)I2的狀態(tài)。
在求電源電壓時,可將直線延長,和縱軸的交點記為U,則U的縱坐標(biāo)值即為電源電壓。通過三角形相似,可得出電源電壓U:
R2最大阻值=U1/I
三、兩個電阻兩端各并聯(lián)一個電壓表的情形(上邊兩種情形的合并)

Ia和Ic對應(yīng)上面圖像的I1和I2,Ua和Ud對應(yīng)第一個圖像里的U1和U2。Uc對應(yīng)第二個圖像里的U1。
顯然可以得到:
Ua+Uc=Ud(兩個電阻分壓之和等于電源電壓)
Ub是兩個電阻電壓相等的意思,此時分壓相等,意味著分電阻相等,也就是說,此時滑動變阻器電阻和定值電阻相同,即R2=R1。此時電路中相當(dāng)于有兩個R1串聯(lián)。
它們各自電壓為總電壓一半,得到Ub=0.5Ud。
Ic對應(yīng)電路中只有R1,Ib對應(yīng)電路R2=R1,相當(dāng)于對應(yīng)電路中有2個R1,則Ib=0.5Ic。
四、真題演練
1.(2022?內(nèi)江)如圖甲所示的電路中,電源電壓恒定,R1、R2是定值電阻,R3是滑動變阻器。閉合開關(guān)S,將滑動變阻器的滑片P由a端移到b端,兩電壓表示數(shù)隨電流表示數(shù)變化的關(guān)系如圖乙所示,則______(選填“AB”或“BC”)段是電壓表V2示數(shù)變化的圖像,電源電壓為_______V。
2.(2022?自貢)如圖甲所示,電源電壓恒定,定值電阻R0的阻值為8Ω。將滑動變阻器的滑片從a端滑到中點的過程中,電壓表示數(shù)U與電流表示數(shù)I之間的關(guān)系圖象如圖乙所示。滑動變阻器R的最大阻值為_______Ω,電源電壓為________V。
3.(2022?張家界)如圖所示,電源電壓保持不變,R1=10Ω,當(dāng)閉合開關(guān)S,滑動變阻器滑片P從a端移到b端,兩電表示數(shù)變化關(guān)系用圖乙中線段AB表示,則電源電壓和滑動變阻器的最大值分別為( )
A.6V 20Ω B.4V 20Ω C.6V 10Ω D.4V 10Ω
4.(2023·四川南充·中考真題)如圖甲所示滑動變阻器的滑片從a端滑到b端的過程中,電流表和電壓表示數(shù)變化的規(guī)律如圖乙所示。則以下說法正確的是( )
A.R0的阻值為10Ω B.滑動變阻器的最大阻值為60Ω
C.電源電壓為8V D.滑片在滑動的過程中,滑動變阻器的最大功率為0.9W
5.(2022·廣西壯族自治區(qū)貴港市)如圖甲所示電路中,電源電壓保持不變,電壓表量程可選,電流表量程為0~0.6A,滑動變阻器R2標(biāo)有“1A”字樣,最大阻值未知。閉合開關(guān)S1、S3,斷開開關(guān)S2,將滑動變阻器R2的滑片P從b端移動到a端,得R1的“U-I”關(guān)系圖像如圖乙所示。
(1)求電阻R1的阻值和R2的最大阻值;
(2)若閉合開關(guān)S2、S3,斷開開關(guān)S1,使R2的滑片P位于a端,此時電流表示數(shù)為0.42A,求R3通電50s產(chǎn)生的電熱;
(3)若閉合開關(guān)S1、S3,斷開開關(guān)S2,且電壓表的量程為0~3V,在保證電路元件都安全的情況下,求電路總功率的變化范圍。
答案:1、BC;12 2、8;12 3.A 4.AD
5.(1)10Ω、50Ω;(2)90J;(3)0.3~0.9W。

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