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【跟踪练习】
2. 如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑片使滑动变阻器连入电路的电阻从最大变化到最小，定值电阻和滑动变阻器的U-I关系图像如图乙所示。下列判断正确的是（
A.电源电压为10 V
B.定值电阻的阻值$R_1$为20 Ω
C.滑动变阻器连入电路的电阻变化范围为0～30 Ω
D.滑动变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3 A
2. 如图甲所示，电源电压保持不变，闭合开关S，调节滑片使滑动变阻器连入电路的电阻从最大变化到最小，定值电阻和滑动变阻器的U-I关系图像如图乙所示。下列判断正确的是（
D
）。A.电源电压为10 V
B.定值电阻的阻值$R_1$为20 Ω
C.滑动变阻器连入电路的电阻变化范围为0～30 Ω
D.滑动变阻器滑片在中点时，电流表示数为0.3 A
答案
2. D 【解析】由题图甲可知，定值电阻与滑动变阻器串联。从U-I关系图像可以看出，a为滑动变阻器的U-I关系图像，因为最后电压变为0，此时滑动变阻器接入电路的电阻为0；b为定值电阻的U-I关系图像。当滑动变阻器接入电路的电阻最大时，电路中的电流最小，由题图乙可知，此时电路中的电流$I=0.2\ \mathrm{A}$，定值电阻两端的电压$U_1=2\ \mathrm{V}$，滑动变阻器两端的电压$U_2=4\ \mathrm{V}$，因为串联电路总电压等于各用电器两端的电压之和，所以电源电压$U=U_1+U_2=2\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$，A错误。根据欧姆定律可得，定值电阻的阻值$R_1=\frac{U_1}{I_1}=\frac{U_1}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，B错误。滑动变阻器的最大电阻$R_2=\frac{U_2}{I_2}=\frac{U_2}{I}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$，因为滑动变阻器的电阻可以从最大变化到最小，所以滑动变阻器的电阻变化范围为$0～20\ \Omega$，C错误。滑片在中点时，滑动变阻器接入电路的电阻$R_2'=10\ \Omega$，由串联电路的分压规律可知，此时定值电阻和滑动变阻器两端的电压均为$\frac{1}{2}U=3\ \mathrm{V}$，由题图乙可知，电流表的示数$I'=0.3\ \mathrm{A}$，D正确。
解析
【分析】首先分析图甲的电路结构：定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表$\mathrm{V}_1$测$R_1$两端电压，$\mathrm{V}_2$测$R_2$两端电压。再分析图乙的U-I图像：当滑动变阻器接入电阻为0时，其两端电压为0，因此图像$a$对应滑动变阻器的U-I关系，图像$b$对应定值电阻$R_1$的U-I关系。接下来利用串联电路的电压规律和欧姆定律，结合图像数据依次计算电源电压、定值电阻阻值、滑动变阻器最大阻值，再分析滑片在中点时的电流，判断各选项正误。
【解析】
1. 确定图像对应元件：滑动变阻器接入电阻为0时，两端电压为0，因此图乙中$a$是滑动变阻器的U-I关系图像，$b$是定值电阻$R_1$的U-I关系图像。
2. 计算电源电压：当滑动变阻器接入电阻最大时，电路电流最小，由图乙得此时电流$I=0.2\ \mathrm{A}$，$R_1$两端电压$U_1=2\ \mathrm{V}$，$R_2$两端电压$U_2=4\ \mathrm{V}$。根据串联电路总电压等于各部分电压之和，电源电压$U=U_1+U_2=2\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$，故A错误。
3. 计算定值电阻阻值：由欧姆定律，$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，故B错误。
4. 计算滑动变阻器最大阻值：$R_{2\mathrm{max}}=\frac{U_2}{I}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$，因此滑动变阻器电阻变化范围为$0～20\ \Omega$，故C错误。
5. 分析滑片在中点时的电流：滑片在中点时，滑动变阻器接入电阻$R_2'=\frac{20\ \Omega}{2}=10\ \Omega$，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2'=10\ \Omega+10\ \Omega=20\ \Omega$，电路电流$I'=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$，故D正确。
【答案】D
【知识点】串联电路特点、欧姆定律应用、U-I图像分析
【点评】本题是电路综合题，结合串联规律与欧姆定律，考查学生对U-I图像的分析能力，需先明确图像对应元件，再逐步计算判断选项，属于中等难度的电路题型。
【难度系数】0.5
【解析】
1. 确定图像对应元件：滑动变阻器接入电阻为0时，两端电压为0，因此图乙中$a$是滑动变阻器的U-I关系图像，$b$是定值电阻$R_1$的U-I关系图像。
2. 计算电源电压：当滑动变阻器接入电阻最大时，电路电流最小，由图乙得此时电流$I=0.2\ \mathrm{A}$，$R_1$两端电压$U_1=2\ \mathrm{V}$，$R_2$两端电压$U_2=4\ \mathrm{V}$。根据串联电路总电压等于各部分电压之和，电源电压$U=U_1+U_2=2\ \mathrm{V}+4\ \mathrm{V}=6\ \mathrm{V}$，故A错误。
3. 计算定值电阻阻值：由欧姆定律，$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{2\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$，故B错误。
4. 计算滑动变阻器最大阻值：$R_{2\mathrm{max}}=\frac{U_2}{I}=\frac{4\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=20\ \Omega$，因此滑动变阻器电阻变化范围为$0～20\ \Omega$，故C错误。
5. 分析滑片在中点时的电流：滑片在中点时，滑动变阻器接入电阻$R_2'=\frac{20\ \Omega}{2}=10\ \Omega$，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2'=10\ \Omega+10\ \Omega=20\ \Omega$，电路电流$I'=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{6\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.3\ \mathrm{A}$，故D正确。
【答案】D
【知识点】串联电路特点、欧姆定律应用、U-I图像分析
【点评】本题是电路综合题，结合串联规律与欧姆定律，考查学生对U-I图像的分析能力，需先明确图像对应元件，再逐步计算判断选项，属于中等难度的电路题型。
【难度系数】0.5
【典型例题3】如图所示的电路中，电源电压保持不变，定值电阻的阻值为R。闭合开关，在保证电路元器件安全的前提下，将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中，下列说法正确的是()。
A.电压表的示数变大，电压表与电流表的示数之比变大
B.电流表的示数变小，电压表与电流表的示数之比不变
C.滑动变阻器接入电路的电阻变大，电压表的示数变小
D.滑动变阻器接入电路的电阻变小，电压表的示数变大
思路导引 闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律，电路中的电流变小，定值电阻两端的电压变小，滑动变阻器两端的电压变大，故电流表的示数变小，电压表的示数变大，电压表与电流表的示数之比变大，A正确。
答案 A
A.电压表的示数变大，电压表与电流表的示数之比变大
B.电流表的示数变小，电压表与电流表的示数之比不变
C.滑动变阻器接入电路的电阻变大，电压表的示数变小
D.滑动变阻器接入电路的电阻变小，电压表的示数变大
思路导引 闭合开关，定值电阻和滑动变阻器串联，电压表测滑动变阻器两端的电压。将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律，电路中的电流变小，定值电阻两端的电压变小，滑动变阻器两端的电压变大，故电流表的示数变小，电压表的示数变大，电压表与电流表的示数之比变大，A正确。
答案 A
答案
A
解析
【分析】首先明确电路连接：定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表测电路中的总电流，电压表测滑动变阻器两端的电压。解题时，先判断滑动变阻器滑片移动时接入电阻的变化，再结合欧姆定律和串联电路的电压、电流规律，分析电流、电压的变化，以及电压表与电流表示数的比值的物理意义，逐一判断选项。
【解析】1. 确定电路结构：定值电阻R和滑动变阻器串联，电流表测串联电路的电流，电压表测滑动变阻器两端电压。
2. 滑动变阻器电阻变化：滑片由a端向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长，故接入电阻变大，电路总电阻$ R_{总}=R+R_{滑} $变大。
3. 电流变化：电源电压$ U_{总} $不变，根据欧姆定律$ I=\frac{U_{总}}{R_{总}} $，总电阻变大，电路中的电流$ I $变小，即电流表示数变小。
4. 电压变化：定值电阻R的电压$ U_{R}=IR $，I变小、R不变，所以$ U_{R} $变小；根据串联电路电压规律$ U_{滑}=U_{总}-U_{R} $，$ U_{总} $不变、$ U_{R} $变小，故滑动变阻器两端电压$ U_{滑} $变大，即电压表示数变大。
5. 电表示数比值：电压表与电流表示数的比值为$ \frac{U_{滑}}{I} $，根据欧姆定律，该比值等于滑动变阻器接入电路的电阻$ R_{滑} $，因$ R_{滑} $变大，故比值变大。
6. 选项判断：A选项描述符合分析，正确；B选项中“比值不变”错误，C选项中“电压表示数变小”错误，D选项中“滑动变阻器接入电阻变小”错误。
【答案】A
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、滑动变阻器的使用
【点评】本题为初中物理动态电路分析题，核心考查串联电路规律与欧姆定律的应用，关键是明确电表测量对象，准确判断滑动变阻器接入电阻的变化，属于中等难度的常规题型。
【难度系数】0.5
【解析】1. 确定电路结构：定值电阻R和滑动变阻器串联，电流表测串联电路的电流，电压表测滑动变阻器两端电压。
2. 滑动变阻器电阻变化：滑片由a端向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻丝长度变长，故接入电阻变大，电路总电阻$ R_{总}=R+R_{滑} $变大。
3. 电流变化：电源电压$ U_{总} $不变，根据欧姆定律$ I=\frac{U_{总}}{R_{总}} $，总电阻变大，电路中的电流$ I $变小，即电流表示数变小。
4. 电压变化：定值电阻R的电压$ U_{R}=IR $，I变小、R不变，所以$ U_{R} $变小；根据串联电路电压规律$ U_{滑}=U_{总}-U_{R} $，$ U_{总} $不变、$ U_{R} $变小，故滑动变阻器两端电压$ U_{滑} $变大，即电压表示数变大。
5. 电表示数比值：电压表与电流表示数的比值为$ \frac{U_{滑}}{I} $，根据欧姆定律，该比值等于滑动变阻器接入电路的电阻$ R_{滑} $，因$ R_{滑} $变大，故比值变大。
6. 选项判断：A选项描述符合分析，正确；B选项中“比值不变”错误，C选项中“电压表示数变小”错误，D选项中“滑动变阻器接入电阻变小”错误。
【答案】A
【知识点】串联电路特点、欧姆定律、滑动变阻器的使用
【点评】本题为初中物理动态电路分析题，核心考查串联电路规律与欧姆定律的应用，关键是明确电表测量对象，准确判断滑动变阻器接入电阻的变化，属于中等难度的常规题型。
【难度系数】0.5
