3. 在如图甲所示的电路中,电源电压恒定,$R_{1}$、$R_{2}$是定值电阻,$R_{3}$是滑动变阻器。闭合开关$S$,将滑动变阻器的滑片$P由a端移到b$端,两个电压表示数随电流表示数变化的关系图像如图乙所示,则______(选填“$AB$”或“$BC$”)是电压表$V_{2}$示数随电流表示数变化的关系图像,电源电压为______$V$,$R_{1}$阻值为______$\Omega$。

BC 12 12 解析:由题图甲可知,电阻 $ R_2 $、滑动变阻器 $ R_3 $和电阻 $ R_1 $串联,电压表 $ V_2 $测电阻 $ R_2 $两端的电压,$ V_1 $测电阻 $ R_2 $与 $ R_3 $两端的总电压,电流表测电路的电流. 将滑动变阻器的滑片 P 由 a 端移到 b 端,滑动变阻器接入电路的电阻变大,由串联电路电阻的规律可知,电路的总电阻变大,根据欧姆定律可知,电路的电流变小,根据 $ U = IR $可知,$ V_2 $示数变小,故题图乙中图线 BC 表示电压表 $ V_2 $的示数随电流表示数变化的关系图像,则图线 AB 表示电压表 $ V_1 $的示数随电流表示数变化的关系图像;当滑动变阻器接入电路的电阻最大时,电阻 $ R_2 $两端的电压 $ U_2 = 1.6V $,电阻 $ R_2 $和滑动变阻器 $ R_3 $两端的总电压 $ U_{23} = 9.6V $,电路的电流为 0.2A,
因为串联电路电流处处相等,串联电路总电压等于各部分电压之和,所以此时电路中的电流 $ I = \frac{U_1}{R_1} = \frac{U - U_{23}}{R_1} $,即 $ 0.2A = \frac{U - 9.6V}{R_1} $ ①,滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电阻 $ R_2 $两端的电压 $ U'_2 = 4.8V $,通过电阻 $ R_2 $的电流为 0.6A,则 $ I' = \frac{U'_1}{R_1} = \frac{U - U'_2}{R_1} $,即 $ 0.6A = \frac{U - 4.8V}{R_1} $ ②,联立①②解得 $ U = 12V $,$ R_1 = 12Ω $.

4. 如图甲所示,$R_{2}$为定值电阻,电源电压不变,闭合开关$S$,将滑片$P从a端移动到b$端的过程中,电流表示数和电压表示数的关系图像如图乙所示,则电源电压为______$V$,滑动变阻器$R_{1}$的最大阻值为______$\Omega$,电阻$R_{2}$的阻值为______$\Omega$。

4 15 5 解析:由题图甲可知,闭合开关 S,$ R_1 $和 $ R_2 $串联,电压表测 $ R_1 $两端的电压,由题图乙可知,当电流 $ I = 0.2A $时,滑动变阻器 $ R_1 $两端电压 $ U_1 = 3V $,此时滑动变阻器接入电路的阻值最大,$ U = IR_2 + U_1 = 0.2A × R_2 + 3V $ ①,当电流 $ I' = 0.8A $时,滑动变阻器的滑片在 a 端,电压表示数为零,$ U = I'R_2 = 0.8A × R_2 $ ②,联立①②式解得 $ R_2 = 5Ω $,$ U = 4V $,由 $ I = \frac{U}{R} $可得,滑动变阻器 $ R_1 $的最大阻值 $ R_1 = \frac{U_1}{I} = \frac{3V}{0.2A} = 15Ω $.

5. 在如图甲所示的电路中,电源电压恒定不变,图乙是通过灯泡$L和定值电阻R_{1}$的电流与电压表示数的关系图像。当只闭合开关$S_{1}$、$S_{2}$时,电压表示数为$2V$；当只闭合开关$S_{2}$、$S_{3}$时,电压表示数为$4V$。则电源电压$U= $______$V$,$R_{2}= $______$\Omega$。

8 5 解析:由题图甲可知,当只闭合开关 $ S_1 $、$ S_2 $时,$ R_1 $与 L 串联,电压表测灯泡两端的电压,由题图乙可知,灯泡两端的电压 $ U_L = 2V $时,通过灯泡的电流 $ I_L = 0.6A $,串联电路中电流处处相等,即通过 $ R_1 $的电流 $ I_1 = 0.6A $,由于通过 $ R_1 $的电流 $ I'_1 = 0.2A $时,$ R_1 $两端的电压 $ U'_1 = 2V $,则 $ R_1 $的阻值 $ R_1 = \frac{U'_1}{I'_1} = \frac{2V}{0.2A} = 10Ω $,通过 $ R_1 $的电流 $ I_1 = 0.6A $时,它两端电压 $ U_1 = I_1R_1 = 0.6A × 10Ω = 6V $,所以电源电压 $ U = U_L + U_1 = 2V + 6V = 8V $;当只闭合 $ S_2 $、$ S_3 $时,$ R_2 $与 L 串联,电压表仍测灯泡两端的电压,灯泡两端电压 $ U'_L = 4V $,由题图乙可知,此时通过灯泡的电流 $ I'_L = 0.8A $,由串联电路特点可知,通过 $ R_2 $的电流 $ I_2 = I'_L = 0.8A $,$ R_2 $两端的电压 $ U_2 = U - U'_L = 8V - 4V = 4V $,由欧姆定律可得,$ R_2 $的阻值 $ R_2 = \frac{U_2}{I_2} = \frac{4V}{0.8A} = 5Ω $.

6. 如图甲所示,移动滑片使电阻$R_{2}$接入电路的阻值从零逐渐变大,$R_{1}两端电压U的倒数与R_{2}$的阻值的关系图像如图乙所示,则电源电压为______$V$,$R_{1}$的阻值为______$\Omega$。

4 6 解析:由题图甲可知,闭合开关后,$ R_1 $与 $ R_2 $串联,电压表 $ V_1 $测电源电压,电压表 $ V_2 $测 $ R_1 $两端的电压. 当滑片位于最左端时,滑动变阻器接入电路的电阻为零,此时 $ R_1 $两端的电压最大且为电源电压,$ R_1 $两端的电压 U 的倒数最小,由题图乙可知,$ R_1 $两端的电压 U 的最小倒数为 $ \frac{1}{4}V^{-1} $,则电源电压 $ U = 4V $;由题图乙可知,当 $ R_2 = 18Ω $时,$ R_1 $两端电压 U 的倒数为 $ 1V^{-1} $,即 $ R_1 $两端的电压 $ U_1 = 1V $,$ R_2 $两端的电压 $ U_2 = U - U_1 = 4V - 1V = 3V $,电路中的电流 $ I = \frac{U_1}{R_1} = \frac{U_2}{R_2} $,即 $ \frac{1V}{R_1} = \frac{3V}{18Ω} $,解得 $ R_1 = 6Ω $.