21. 如图所示的电路,定值电阻 $ R = 10 Ω $,$ R' $ 的最大电阻值为 10 Ω,电源电压 $ U = 6 V $。在移动滑动变阻器的滑片 P 时,电压表和电流表示数变化的范围是多少?

答案:0.3~0.6 A 3~6 V
解析:
解:由图可知,定值电阻$R$与滑动变阻器$R'$串联,电压表测定值电阻$R$两端电压,电流表测电路电流。
当滑片$P$在$a$端时,$R' = 0\Omega$,电路中电流最大:
$I_{max}=\frac{U}{R}=\frac{6\ V}{10\ \Omega}=0.6\ A$,
电压表示数最大:$U_{max}=I_{max}R=0.6\ A×10\ \Omega=6\ V$。
当滑片$P$在$b$端时,$R' = 10\Omega$,电路总电阻$R_{总}=R+R'=10\ \Omega + 10\ \Omega=20\ \Omega$,
电路中电流最小:$I_{min}=\frac{U}{R_{总}}=\frac{6\ V}{20\ \Omega}=0.3\ A$,
电压表示数最小:$U_{min}=I_{min}R=0.3\ A×10\ \Omega=3\ V$。
电流表示数变化范围:$0.3\ A \sim 0.6\ A$;
电压表示数变化范围:$3\ V \sim 6\ V$。
22. 如图所示,灯泡 $ L_1 $、$ L_2 $ 并联在电源电压为 9 V 的电路中。已知灯泡 $ L_1 $、$ L_2 $ 的电阻分别是 30 Ω 和 15 Ω,求:
(1)通过灯泡 $ L_1 $、$ L_2 $ 的电流各多大?
(2)若灯泡 $ L_1 $ 的灯丝断了,求电压表和电流表的示数。
(3)若电压表被短路,将发生什么现象?

答案:(1)0.3 A 0.6 A (2)9 V 0.6 A (3)灯都不亮,电压表的示数为0,电流表被烧坏
解析:
(1)因为灯泡$L_1$、$L_2$并联在电源电压为$9\space V$的电路中,所以$U_1 = U_2= U = 9\space V$。
通过$L_1$的电流:$I_1=\frac{U_1}{R_1}=\frac{9\space V}{30\space \Omega}=0.3\space A$。
通过$L_2$的电流:$I_2=\frac{U_2}{R_2}=\frac{9\space V}{15\space \Omega}=0.6\space A$。
(2)若灯泡$L_1$的灯丝断了,电路为$L_2$的简单电路,电压表测电源电压,示数为$9\space V$;电流表测通过$L_2$的电流,$I = I_2=0.6\space A$。
(3)若电压表被短路,电源短路,灯都不亮,电压表的示数为$0$,电流表被烧坏。
23. 如图所示,电阻 $ R_1 = 2 Ω $,某同学在实验过程中记录了三个电表的示数,但漏记了单位,记下的一组数据是 1、2、3(电流单位是 A,电压单位是 V)。求这位同学所用电源的电压和电阻 $ R_2 $ 的阻值。

答案:首先分析电路的连接方式及电表测量的是哪个量。从电流的流向可以分析出$R_1$、$R_2$并联,电流表Ⓐ测量的是$R_1$的电流,电流表Ⓐ测量的是$R_1$、$R_2$的总电流。电流表Ⓐ的示数应大于电流表Ⓐ的示数。先假设数据“3”表示的是电压3 V,则流过$R_1$的电流$I_1=\frac{3\ V}{2\ \Omega}=1.5\ A$,但数据中没有“1.5”这个数值,表明假设不对。设数值“2”表示的是电压2 V,流过$R_1$的电流为$I_1=\frac{2\ V}{2\ \Omega}=1\ A$。数值“3”表示的是干路电流I,则流过$R_2$的电流$I_2=3\ A-1\ A=2\ A$,$R_2$的阻值$R_2=\frac{2\ V}{2\ A}=1\ \Omega$。故本题答案为2 V 1 Ω
解析:
由图可知,$R_1$、$R_2$并联,电压表测电源电压,$A_1$测干路电流,$A_2$测$R_1$支路电流,干路电流大于支路电流。
假设电源电压$U = 2\ V$,则通过$R_1$的电流$I_{R_1}=\frac{U}{R_1}=\frac{2\ V}{2\ \Omega}=1\ A$。
若干路电流$I = 3\ A$,则通过$R_2$的电流$I_{R_2}=I - I_{R_1}=3\ A-1\ A=2\ A$。
$R_2$的阻值$R_2=\frac{U}{I_{R_2}}=\frac{2\ V}{2\ A}=1\ \Omega$。
电源电压为$2\ V$,$R_2$的阻值为$1\ \Omega$。
24. 小华设计了一个巧测未知电阻 $ R_x $ 的实验电路,如图所示。图中 R 是电阻箱,$ R' $ 是滑动变阻器,S 是单刀双掷开关。请你完成实验并利用所测的物理量表达 $ R_x $。
(1)将开关 S 接到 a,调节电阻箱并将滑动变阻器的滑片 P 调至适当位置,使电压表示数为 U,记下
电阻箱示数为$R_1$
。
(2)将开关 S 接到 b,保持
滑片P
的位置不变,调节电阻箱,使电压表示数
仍为U
,记下
电阻箱示数为$R_2$
。
(3)则 $ R_x = $
$R_2-R_1$
(用所测得的物理量表示)。
(4)小华测量电阻的方法类似于
D
。
A. 用 $ \rho = m/V $ 测密度
B. 探究电流与电压和电阻的关系
C. 探究杠杆的平衡条件
D. 探究平面镜成像规律时选用两个相同的物体

答案:(1)电阻箱示数为$R_1$ (2)滑片P 仍为U 电阻箱示数为$R_2$ (3)$R_2-R_1$ (4)D