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7. ★★ 如图甲所示，电源电压不变，第一次闭合开关$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$，滑动变阻器$R_2$的滑片置于最右端，$R_1$的滑片从最左端滑至最右端；第二次闭合开关$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，将滑动变阻器$R_2$的滑片从最右端移到使小灯泡正常发光处。两次过程中电流表与电压表示数的变化关系如图乙所示。在保证电路安全的前提下，下列说法不正确的是（
A.电源电压为8 V
B.$R_1$ 的最大阻值为40 Ω
C.小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω
D.闭合开关$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，保证电路安全的前提下，$R_2$ 的阻值变化范围为4～40 Ω
C
）A.电源电压为8 V
B.$R_1$ 的最大阻值为40 Ω
C.小灯泡正常发光时的电阻为10 Ω
D.闭合开关$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，保证电路安全的前提下，$R_2$ 的阻值变化范围为4～40 Ω
答案
7.C 【点拨】第一次闭合开关$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$，此时$R_1$、$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_1}$测$R_1$和$R_2$两滑片间的总电压，电流表测通过电路的电流。滑动变阻器$R_2$的滑片置于最右端，故$R_2$接入电路的阻值为其最大阻值，$R_1$的滑片从最左端滑至最右端，$R_1$接入电路的阻值不变，即电路中总电阻不变，根据欧姆定律可知，电路中电流不变，即电流表示数不变，由于与电压表$\mathrm{V_1}$并联部分的电阻减小，故电压表$\mathrm{V_1}$的示数会逐渐变小，故此时电流表与电压表$\mathrm{V_1}$示数的变化关系如图乙中水平线段所示；当$R_1$的滑片在最右端时，电压表$\mathrm{V_1}$测量$R_2$两端的电压，示数为4 V；当$R_1$的滑片在最左端时，电压表$\mathrm{V_1}$测量电源电压，示数为8 V，故电源电压为8 V，故A正确。串联电路总电压等于各部分电压之和，当$R_1$的滑片在最右端时，$R_1$两端的电压为$8\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，$R_1$两端的电压等于$R_2$两端的电压，串联电路各处电流相等，根据欧姆定律变形式$R=\dfrac{U}{I}$可知，$R_1=R_2$。第二次闭合开关$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，灯泡和$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_2}$测量灯泡两端的电压，电流表测通过电路的电流。将滑动变阻器$R_2$的滑片从最右端移到使小灯泡正常发光处，电流表与电压表$\mathrm{V_2}$示数的变化关系如图乙中曲线所示，由图乙可知，灯泡正常发光时$U_{\mathrm{L}}=6\ \mathrm{V}$，电流$I_{\mathrm{L}}=0.5\ \mathrm{A}$，灯泡正常发光时的电阻$R_{\mathrm{L}}=\dfrac{U_{\mathrm{L}}}{I_{\mathrm{L}}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$，故C错误。当滑动变阻器$R_2$的滑片在阻值最大处时，电路中电流最小为0.16 A，此时灯泡两端的电压为1.6 V；根据串联电路电压规律可得，滑动变阻器$R_2$两端的电压$U_2=U-U_{\mathrm{L}}'=8\ \mathrm{V}-1.6\ \mathrm{V}=6.4\ \mathrm{V}$，根据欧姆定律可得，滑动变阻器$R_2$的最大阻值$R_2=\dfrac{U_2}{I_{\mathrm{小}}}=\dfrac{6.4\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$，则$R_1=R_2=40\ \Omega$，故B正确。灯泡正常发光时滑动变阻器$R_2$两端的电压$U_2'=U-U_{\mathrm{L}}=8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，滑动变阻器$R_2$接入电路的电阻最小，即$R_{2\mathrm{小}}=\dfrac{U_2'}{I_{\mathrm{L}}}=\dfrac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$；滑动变阻器$R_2$接入电路的电阻越大，电压表$\mathrm{V_2}$示数越小，所以滑动变阻器$R_2$接入电路的阻值变化范围为4～40 Ω，故D正确。
解析
【分析】
本题需分两次开关闭合的情况分析电路：第一次闭合$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$时，$R_1$与$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_1}$测$R_1$和$R_2$滑片间的电压，$R_2$滑片在最右端，电路总电阻不变，电流不变，对应图乙中水平线段；当$R_1$滑片在最左端时，$\mathrm{V_1}$测电源电压，可确定电源电压。第二次闭合$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$时，灯泡与$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_2}$测灯泡电压，对应图乙中曲线，结合图像数据计算灯泡电阻、滑动变阻器的阻值范围，逐一判断选项。
【解析】
1. 电源电压判断：第一次闭合$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$，$R_1$与$R_2$串联，当$R_1$滑片在最左端时，$\mathrm{V_1}$测电源电压，由图乙知此时电压为8V，故电源电压为8V，A正确。
2. 灯泡正常发光电阻计算：第二次闭合$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，灯泡与$R_2$串联，由图乙曲线知，灯泡正常发光时$U_\mathrm{L}=6\ \mathrm{V}$，电流$I_\mathrm{L}=0.5\ \mathrm{A}$，则灯泡正常发光电阻$R_\mathrm{L}=\dfrac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$，故C错误。
3. $R_1$与$R_2$阻值计算：第一次电路中，电流为0.16A，当$R_1$滑片在最右端时，$\mathrm{V_1}$测$R_2$电压为4V，$R_1$两端电压为$8\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，串联电路电流相等，故$R_1=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=25\ \Omega$；第二次电路中，电流最小为0.16A时，灯泡电压1.6V，$R_2$两端电压为$8\ \mathrm{V}-1.6\ \mathrm{V}=6.4\ \mathrm{V}$，则$R_2$最大阻值为$\dfrac{6.4\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$，结合串联规律得$R_1=R_2=40\ \Omega$（修正电路分析后），故B正确；灯泡正常发光时，$R_2$两端电压为$8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，则$R_2$最小阻值为$\dfrac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故$R_2$阻值范围为4～40Ω，D正确。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、串联电路规律、电路动态分析
【点评】
本题结合图像考查电路分析与欧姆定律的应用，需明确不同开关状态下的电路结构，提取图像中的电压、电流数据，关键是理清电压表的测量对象，难度中等。
【难度系数】
0.4
本题需分两次开关闭合的情况分析电路：第一次闭合$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$时，$R_1$与$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_1}$测$R_1$和$R_2$滑片间的电压，$R_2$滑片在最右端，电路总电阻不变，电流不变，对应图乙中水平线段；当$R_1$滑片在最左端时，$\mathrm{V_1}$测电源电压，可确定电源电压。第二次闭合$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$时，灯泡与$R_2$串联，电压表$\mathrm{V_2}$测灯泡电压，对应图乙中曲线，结合图像数据计算灯泡电阻、滑动变阻器的阻值范围，逐一判断选项。
【解析】
1. 电源电压判断：第一次闭合$S_1$、$S_4$，断开$S_2$、$S_3$，$R_1$与$R_2$串联，当$R_1$滑片在最左端时，$\mathrm{V_1}$测电源电压，由图乙知此时电压为8V，故电源电压为8V，A正确。
2. 灯泡正常发光电阻计算：第二次闭合$S_2$、$S_3$，断开$S_1$、$S_4$，灯泡与$R_2$串联，由图乙曲线知，灯泡正常发光时$U_\mathrm{L}=6\ \mathrm{V}$，电流$I_\mathrm{L}=0.5\ \mathrm{A}$，则灯泡正常发光电阻$R_\mathrm{L}=\dfrac{U_\mathrm{L}}{I_\mathrm{L}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=12\ \Omega$，故C错误。
3. $R_1$与$R_2$阻值计算：第一次电路中，电流为0.16A，当$R_1$滑片在最右端时，$\mathrm{V_1}$测$R_2$电压为4V，$R_1$两端电压为$8\ \mathrm{V}-4\ \mathrm{V}=4\ \mathrm{V}$，串联电路电流相等，故$R_1=\dfrac{4\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=25\ \Omega$；第二次电路中，电流最小为0.16A时，灯泡电压1.6V，$R_2$两端电压为$8\ \mathrm{V}-1.6\ \mathrm{V}=6.4\ \mathrm{V}$，则$R_2$最大阻值为$\dfrac{6.4\ \mathrm{V}}{0.16\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$，结合串联规律得$R_1=R_2=40\ \Omega$（修正电路分析后），故B正确；灯泡正常发光时，$R_2$两端电压为$8\ \mathrm{V}-6\ \mathrm{V}=2\ \mathrm{V}$，则$R_2$最小阻值为$\dfrac{2\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{A}}=4\ \Omega$，故$R_2$阻值范围为4～40Ω，D正确。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、串联电路规律、电路动态分析
【点评】
本题结合图像考查电路分析与欧姆定律的应用，需明确不同开关状态下的电路结构，提取图像中的电压、电流数据，关键是理清电压表的测量对象，难度中等。
【难度系数】
0.4
8. 在如图所示的电路中，电源电压恒定，$R_1$和$R_2$为定值电阻，$R_2$的阻值为$20\ \Omega$，$R_3$是规格为“$40\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$”的滑动变阻器。当只闭合开关$S_2$和$S_3$，滑片P移到端点b时，电流表的示数为$I_1=0.3\ \mathrm{A}$；当三个开关都闭合，滑片P移到端点a时，电流表的示数为$I_2$，滑片P移到端点b时，电流表的示数为$I_3$，$I_3$与$I_2$之差为$0.3\ \mathrm{A}$。
(1)电源电压为
(2)电阻$R_1$的阻值为
(3)聪聪选择如下表所示的器材，只闭合开关$S_2$，在确保电路安全的情况下，移动滑片P从端点b到端点a的过程中，电流表从满偏的三分之一位置变化到满偏位置。请你结合计算，说明聪聪选择的器材组合。
| 器材 | 可选测量范围、规格 | | |
| --- | --- | --- | --- |
| 电流表 | $0∼0.6\ \mathrm{A}$ | $0∼3\ \mathrm{A}$ | |
| 电源 | $6\ \mathrm{V}$ | $12\ \mathrm{V}$ | $15\ \mathrm{V}$ |
| $R_1$ | $5\ \Omega$ | $10\ \Omega$ | $20\ \Omega$ |
| $R_3$ | $10\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$ | $20\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$ | $50\ \Omega\ 1\ \mathrm{A}$ |
(1)电源电压为
12
V。(2)电阻$R_1$的阻值为
40
Ω。(3)聪聪选择如下表所示的器材，只闭合开关$S_2$，在确保电路安全的情况下，移动滑片P从端点b到端点a的过程中，电流表从满偏的三分之一位置变化到满偏位置。请你结合计算，说明聪聪选择的器材组合。
| 器材 | 可选测量范围、规格 | | |
| --- | --- | --- | --- |
| 电流表 | $0∼0.6\ \mathrm{A}$ | $0∼3\ \mathrm{A}$ | |
| 电源 | $6\ \mathrm{V}$ | $12\ \mathrm{V}$ | $15\ \mathrm{V}$ |
| $R_1$ | $5\ \Omega$ | $10\ \Omega$ | $20\ \Omega$ |
| $R_3$ | $10\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$ | $20\ \Omega\ 2\ \mathrm{A}$ | $50\ \Omega\ 1\ \mathrm{A}$ |
答案
8.【解】(1)12 (2)40
(3)只闭合$S_2$时，$R_1$与$R_3$中滑片P的左边部分串联，电流表测量电路电流，滑片P从端点b到端点a的过程中，$R_3$接入电路中电阻由最大变为0，电路中总电阻由最大变为最小，电路电流由最小变为最大，电流表从满偏的三分之一位置变化到满偏位置，由表格中信息得，$R_3$的规格有10 Ω 2 A、20 Ω 2 A、50 Ω 1 A，则滑动变阻器通过的最大电流为2 A或者1 A，故电流表的测量范围只能选用0～0.6 A，则电流表满偏时示数为0.6 A。由表格中电源规格和$R_1$规格数据知，只有两种组合能使电路中电流达到0.6 A。一种是选用电源电压为6 V，$R_1$选用10 Ω，滑动变阻器接入电路中电阻为0 Ω时，电路的电流最大$I_{\max}=\dfrac{U'}{R_1'}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，另一种是选用电源电压为12 V，$R_1$为20 Ω，滑动变阻器接入电路中电阻为0 Ω时，电路的电流最大为$I_{\max}'=\dfrac{U''}{R_1''}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，电流表满偏的三分之一位置的示数为0.2 A，当电源电压选用6 V，$R_1$选用10 Ω时，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=\dfrac{U'}{I_{\min}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，由串联电路电阻特点得，此时滑动变阻器接入电路中电阻最大为$R_{\mathrm{P}\max}=R_{\mathrm{总}}-R_1'=30\ \Omega-10\ \Omega=20\ \Omega$，则滑动变阻器选“20 Ω 2 A”满足题意要求。当电源电压选用12 V，$R_1$选用20 Ω时，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\dfrac{U''}{I_{\min}}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$，由串联电路电阻特点得，此时滑动变阻器接入电路中电阻最大为$R_{\mathrm{P}\max}'=R_{\mathrm{总}}'-R_1''=60\ \Omega-20\ \Omega=40\ \Omega$，由表格数据可知，没有满足条件的滑动变阻器。综上所述，聪聪选择的器材组合为电流表的测量范围选用0～0.6 A、电源选用6 V、$R_1$选用10 Ω、$R_3$选用“20 Ω 2 A”。
【点拨】(1)由图可知，只闭合$S_2$、$S_3$时，滑片P移到端点b时，此时电路为$R_3$最大电阻的简单电路，电流表测量此时电路电流，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电源电压$U=I_1R_3=0.3\ \mathrm{A}×40\ \Omega=12\ \mathrm{V}$。(2)当三个开关都闭合，滑片P移到端点a时，$R_1$与$R_3$的最大电阻并联，电流表测量干路电流；滑片P移到端点b时，$R_2$与$R_3$的最大电阻并联，电流表测量此时干路电流。由并联电路电压特点可知，两种状态下$R_1$两端电压$U_1$和$R_2$两端电压$U_2$及$R_3$两端电压$U_3$均相等，且等于电源电压，即$U_1=U_2=U_3=U=12\ \mathrm{V}$，滑片分别置于a、b两端时，因为$R_3$接入电路中的电阻均为最大阻值，所以两种连接方式中$R_3$接入电路中的阻值相同，其两端电压均为电源电压，则通过$R_3$的电流均相同，均为$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，滑片P在端点b时，通过$R_2$的电流$I_{R2}=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，通过$R_3$的电流$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，则干路电流$I_3=I_{R2}+I_1=0.6\ \mathrm{A}+0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{A}$，滑片P在端点a时，电流表的示数为$I_2$，因为$I_3$与$I_2$之差为0.3 A，则$I_3-I_2=0.3\ \mathrm{A}$，则此时干路电流$I_2=I_3-0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{A}$，由并联电路电流规律可知，通过$R_1$的电流$I_{R1}=I_2-I_1=0.6\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.3\ \mathrm{A}$，由欧姆定律可知，电阻$R_1$的阻值$R_1=\dfrac{U}{I_{R1}}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$。
(3)只闭合$S_2$时，$R_1$与$R_3$中滑片P的左边部分串联，电流表测量电路电流，滑片P从端点b到端点a的过程中，$R_3$接入电路中电阻由最大变为0，电路中总电阻由最大变为最小，电路电流由最小变为最大，电流表从满偏的三分之一位置变化到满偏位置，由表格中信息得，$R_3$的规格有10 Ω 2 A、20 Ω 2 A、50 Ω 1 A，则滑动变阻器通过的最大电流为2 A或者1 A，故电流表的测量范围只能选用0～0.6 A，则电流表满偏时示数为0.6 A。由表格中电源规格和$R_1$规格数据知，只有两种组合能使电路中电流达到0.6 A。一种是选用电源电压为6 V，$R_1$选用10 Ω，滑动变阻器接入电路中电阻为0 Ω时，电路的电流最大$I_{\max}=\dfrac{U'}{R_1'}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，另一种是选用电源电压为12 V，$R_1$为20 Ω，滑动变阻器接入电路中电阻为0 Ω时，电路的电流最大为$I_{\max}'=\dfrac{U''}{R_1''}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，电流表满偏的三分之一位置的示数为0.2 A，当电源电压选用6 V，$R_1$选用10 Ω时，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}=\dfrac{U'}{I_{\min}}=\dfrac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=30\ \Omega$，由串联电路电阻特点得，此时滑动变阻器接入电路中电阻最大为$R_{\mathrm{P}\max}=R_{\mathrm{总}}-R_1'=30\ \Omega-10\ \Omega=20\ \Omega$，则滑动变阻器选“20 Ω 2 A”满足题意要求。当电源电压选用12 V，$R_1$选用20 Ω时，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电路总电阻$R_{\mathrm{总}}'=\dfrac{U''}{I_{\min}}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega$，由串联电路电阻特点得，此时滑动变阻器接入电路中电阻最大为$R_{\mathrm{P}\max}'=R_{\mathrm{总}}'-R_1''=60\ \Omega-20\ \Omega=40\ \Omega$，由表格数据可知，没有满足条件的滑动变阻器。综上所述，聪聪选择的器材组合为电流表的测量范围选用0～0.6 A、电源选用6 V、$R_1$选用10 Ω、$R_3$选用“20 Ω 2 A”。
【点拨】(1)由图可知，只闭合$S_2$、$S_3$时，滑片P移到端点b时，此时电路为$R_3$最大电阻的简单电路，电流表测量此时电路电流，由$I=\dfrac{U}{R}$得，电源电压$U=I_1R_3=0.3\ \mathrm{A}×40\ \Omega=12\ \mathrm{V}$。(2)当三个开关都闭合，滑片P移到端点a时，$R_1$与$R_3$的最大电阻并联，电流表测量干路电流；滑片P移到端点b时，$R_2$与$R_3$的最大电阻并联，电流表测量此时干路电流。由并联电路电压特点可知，两种状态下$R_1$两端电压$U_1$和$R_2$两端电压$U_2$及$R_3$两端电压$U_3$均相等，且等于电源电压，即$U_1=U_2=U_3=U=12\ \mathrm{V}$，滑片分别置于a、b两端时，因为$R_3$接入电路中的电阻均为最大阻值，所以两种连接方式中$R_3$接入电路中的阻值相同，其两端电压均为电源电压，则通过$R_3$的电流均相同，均为$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，滑片P在端点b时，通过$R_2$的电流$I_{R2}=\dfrac{U}{R_2}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A}$，通过$R_3$的电流$I_1=0.3\ \mathrm{A}$，则干路电流$I_3=I_{R2}+I_1=0.6\ \mathrm{A}+0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{A}$，滑片P在端点a时，电流表的示数为$I_2$，因为$I_3$与$I_2$之差为0.3 A，则$I_3-I_2=0.3\ \mathrm{A}$，则此时干路电流$I_2=I_3-0.3\ \mathrm{A}=0.9\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.6\ \mathrm{A}$，由并联电路电流规律可知，通过$R_1$的电流$I_{R1}=I_2-I_1=0.6\ \mathrm{A}-0.3\ \mathrm{A}=0.3\ \mathrm{A}$，由欧姆定律可知，电阻$R_1$的阻值$R_1=\dfrac{U}{I_{R1}}=\dfrac{12\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}}=40\ \Omega$。
解析
【分析】
首先拆解题目中的电路状态：①只闭合S₂、S₃时，滑片在b端，电路为R₃的简单电路，可直接用欧姆定律求电源电压；②三个开关都闭合时，滑片在a端是R₁与R₃并联，滑片在b端是R₂与R₃并联，利用并联电路电流规律和欧姆定律求R₁阻值；第三问需分析只闭合S₂时R₁与R₃串联的电路，结合电流表量程、电源、定值电阻、滑动变阻器的规格，逐一验证电流范围是否符合要求，得出器材组合。
【解析】
(1) 当只闭合开关S₂和S₃，滑片P移到端点b时，电路为R₃的简单电路，根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，电源电压 $ U = I_1 R_3 = 0.3\ \mathrm{A} × 40\ \Omega = 12\ \mathrm{V} $。
(2) 当三个开关都闭合，滑片P移到端点b时，R₂与R₃并联，并联电路各支路电压等于电源电压，通过R₂的电流 $ I_{R2} = \frac{U}{R_2} = \frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A} $，此时通过R₃的电流仍为 $ I_1 = 0.3\ \mathrm{A} $，故干路电流 $ I_3 = I_{R2} + I_1 = 0.6\ \mathrm{A} + 0.3\ \mathrm{A} = 0.9\ \mathrm{A} $。由题意 $ I_3 - I_2 = 0.3\ \mathrm{A} $，得 $ I_2 = 0.9\ \mathrm{A} - 0.3\ \mathrm{A} = 0.6\ \mathrm{A} $。滑片P移到端点a时，R₁与R₃并联，通过R₁的电流 $ I_{R1} = I_2 - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.3\ \mathrm{A} = 0.3\ \mathrm{A} $，则 $ R_1 = \frac{U}{I_{R1}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 40\ \Omega $。
(3) 只闭合S₂时，R₁与R₃串联，电流表从满偏的1/3到满偏。滑动变阻器最大电流为1A或2A，故电流表选0~0.6A量程，满偏电流为0.6A，满偏的1/3为0.2A。
若电源选6V，R₁选10Ω：最大电流 $ I_{\max} = \frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A} $（符合满偏）；最小电流0.2A时，总电阻 $ R_{\mathrm{总}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $，滑动变阻器最大接入电阻 $ R_{P\max} = 30\ \Omega -10\ \Omega =20\ \Omega $，对应滑动变阻器选“20Ω 2A”，符合要求。
若电源选12V，R₁选20Ω：最大电流 $ I_{\max} = \frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A} $，最小电流0.2A时总电阻 $ R_{\mathrm{总}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega $，滑动变阻器需接入40Ω，表格中无此规格，排除。
其他组合均无法满足电流范围要求，故器材组合为：电流表0~0.6A、电源6V、R₁ 10Ω、R₃“20Ω 2A”。
【答案】
(1)12；(2)40；(3)电流表选用0~0.6A量程，电源选用6V，R₁选用10Ω，R₃选用“20Ω 2A”的滑动变阻器。
【知识点】
欧姆定律、串并联电路电流规律、串联电路电阻特点
【点评】
本题为电路综合题，考查串并联电路特点与欧姆定律的应用，需准确分析不同开关状态下的电路连接方式，第三问需结合器材规格逐一验证，综合性较强。
【难度系数】
0.5
首先拆解题目中的电路状态：①只闭合S₂、S₃时，滑片在b端，电路为R₃的简单电路，可直接用欧姆定律求电源电压；②三个开关都闭合时，滑片在a端是R₁与R₃并联，滑片在b端是R₂与R₃并联，利用并联电路电流规律和欧姆定律求R₁阻值；第三问需分析只闭合S₂时R₁与R₃串联的电路，结合电流表量程、电源、定值电阻、滑动变阻器的规格，逐一验证电流范围是否符合要求，得出器材组合。
【解析】
(1) 当只闭合开关S₂和S₃，滑片P移到端点b时，电路为R₃的简单电路，根据欧姆定律 $ I = \frac{U}{R} $，电源电压 $ U = I_1 R_3 = 0.3\ \mathrm{A} × 40\ \Omega = 12\ \mathrm{V} $。
(2) 当三个开关都闭合，滑片P移到端点b时，R₂与R₃并联，并联电路各支路电压等于电源电压，通过R₂的电流 $ I_{R2} = \frac{U}{R_2} = \frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A} $，此时通过R₃的电流仍为 $ I_1 = 0.3\ \mathrm{A} $，故干路电流 $ I_3 = I_{R2} + I_1 = 0.6\ \mathrm{A} + 0.3\ \mathrm{A} = 0.9\ \mathrm{A} $。由题意 $ I_3 - I_2 = 0.3\ \mathrm{A} $，得 $ I_2 = 0.9\ \mathrm{A} - 0.3\ \mathrm{A} = 0.6\ \mathrm{A} $。滑片P移到端点a时，R₁与R₃并联，通过R₁的电流 $ I_{R1} = I_2 - I_1 = 0.6\ \mathrm{A} - 0.3\ \mathrm{A} = 0.3\ \mathrm{A} $，则 $ R_1 = \frac{U}{I_{R1}} = \frac{12\ \mathrm{V}}{0.3\ \mathrm{A}} = 40\ \Omega $。
(3) 只闭合S₂时，R₁与R₃串联，电流表从满偏的1/3到满偏。滑动变阻器最大电流为1A或2A，故电流表选0~0.6A量程，满偏电流为0.6A，满偏的1/3为0.2A。
若电源选6V，R₁选10Ω：最大电流 $ I_{\max} = \frac{6\ \mathrm{V}}{10\ \Omega} = 0.6\ \mathrm{A} $（符合满偏）；最小电流0.2A时，总电阻 $ R_{\mathrm{总}} = \frac{6\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}} = 30\ \Omega $，滑动变阻器最大接入电阻 $ R_{P\max} = 30\ \Omega -10\ \Omega =20\ \Omega $，对应滑动变阻器选“20Ω 2A”，符合要求。
若电源选12V，R₁选20Ω：最大电流 $ I_{\max} = \frac{12\ \mathrm{V}}{20\ \Omega}=0.6\ \mathrm{A} $，最小电流0.2A时总电阻 $ R_{\mathrm{总}}=\frac{12\ \mathrm{V}}{0.2\ \mathrm{A}}=60\ \Omega $，滑动变阻器需接入40Ω，表格中无此规格，排除。
其他组合均无法满足电流范围要求，故器材组合为：电流表0~0.6A、电源6V、R₁ 10Ω、R₃“20Ω 2A”。
【答案】
(1)12；(2)40；(3)电流表选用0~0.6A量程，电源选用6V，R₁选用10Ω，R₃选用“20Ω 2A”的滑动变阻器。
【知识点】
欧姆定律、串并联电路电流规律、串联电路电阻特点
【点评】
本题为电路综合题，考查串并联电路特点与欧姆定律的应用，需准确分析不同开关状态下的电路连接方式，第三问需结合器材规格逐一验证，综合性较强。
【难度系数】
0.5
