《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

4. 如图甲所示的电路,电源电压$ U= 4.5\ V $保持不变,电压表量程为0~3 V,$ R_{0} $是300 Ω的定值电阻,$ R_{1} $是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图乙所示。求：
(1)环境温度为40 ℃时,电压表的示数。
(2)电压表的最小示数。
(3)电压表的示数达到最大时的环境温度。

答案： 解：由图甲可知，$R_1$与$R_0$串联，电压表测$R_0$两端电压。
(1)由图乙知，环境温度为$40^\circC$时，$R_1=200\ \Omega$，串联总电阻$R=R_1+R_0=200\ \Omega+300\ \Omega=500\ \Omega$，电路电流$I=\frac{U}{R}=\frac{4.5\ V}{500\ \Omega}=0.009\ A$，电压表示数$U_0=IR_0=0.009\ A×300\ \Omega=2.7\ V$。
(2)由图乙知，$t$最小时$R_1$最大，$R_1=300\ \Omega$（$t=0^\circC$），此时总电阻$R'=300\ \Omega+300\ \Omega=600\ \Omega$，电流$I'=\frac{U}{R'}=\frac{4.5\ V}{600\ \Omega}=0.0075\ A$，最小电压表示数$U_{0\min}=I'R_0=0.0075\ A×300\ \Omega=2.25\ V$。
(3)电压表最大示数$U_{0\max}=3\ V$，此时电流$I_{\max}=\frac{U_{0\max}}{R_0}=\frac{3\ V}{300\ \Omega}=0.01\ A$，$R_1$两端电压$U_1=U-U_{0\max}=4.5\ V-3\ V=1.5\ V$，$R_1=\frac{U_1}{I_{\max}}=\frac{1.5\ V}{0.01\ A}=150\ \Omega$，由图乙知此时环境温度为$60^\circC$。
答案：
(1)$2.7\ V$；
(2)$2.25\ V$；
(3)$60^\circC$。

5. 如图甲所示的电路中,$ R_{1}= 5\ \Omega $,$ R_{2} $为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系如图乙所示。求：
(1)$ R_{2} $的最大阻值。
(2)电源电压。
(3)滑动变阻器的滑片位于中点时,电压表V的示数。

答案： 解：由图甲可知，$R_1$与$R_2$串联，电压表测$R_2$两端电压，电流表测电路电流。
（1）当滑片在$b$端时，$R_2$接入电路电阻最大，此时电压表示数最大，电流表示数最小。由图乙可知，此时$U_2=2\space V$，$I=0.2\space A$。
根据$I = \frac{U}{R}$，可得$R_2$的最大阻值：$R_{2max}=\frac{U_2}{I}=\frac{2\space V}{0.2\space A}=10\space\Omega$。
（2）当滑片在$a$端时，$R_2$接入电路电阻为$0$，此时电路中只有$R_1$，电流表示数最大。由图乙可知，此时$I'=0.6\space A$。
电源电压$U = I'R_1=0.6\space A×5\space\Omega = 3\space V$。
（3）滑动变阻器滑片位于中点时，$R_2$接入电路的电阻$R_2'=\frac{R_{2max}}{2}=\frac{10\space\Omega}{2}=5\space\Omega$。
此时电路总电阻$R_{总}=R_1 + R_2'=5\space\Omega+5\space\Omega = 10\space\Omega$，
电路电流$I''=\frac{U}{R_{总}}=\frac{3\space V}{10\space\Omega}=0.3\space A$，
电压表的示数$U_2'=I''R_2'=0.3\space A×5\space\Omega = 1.5\space V$。
（1）$10\space\Omega$
（2）$3\space V$
（3）$1.5\space V$