例题2 如图14-4-1所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向右滑动时,(
)。
A.电压表$\mathrm{V}_1$的示数增大,电压表$\mathrm{V}_2$的示数增大
B.电压表$\mathrm{V}_1$的示数减小,电压表$\mathrm{V}_2$的示数增大
C.电压表$\mathrm{V}_1$的示数减小,电压表$\mathrm{V}_2$的示数减小
D.电压表$\mathrm{V}_1$的示数增大,电压表$\mathrm{V}_2$的示数减小
解析 本题从表面上看是分析电路中电压的变化,实际上还是考查对公式$U=IR$的理解。在串联电路中,由于$R$的变化,引起$I$的变化,从而引起某个电阻两端电压的变化。
从图14-4-1看:$R_1$和$R_2$串联,电压表$\mathrm{V}_1$测的是$R_1$两端的电压$U_1$,电压表$\mathrm{V}_2$测的是滑动变阻器两端的电压$U_2$,画出便于分析的等效电路如图14-4-2所示。
进一步分析可知,滑片P向右移动,接入电路的滑动变阻器的电阻增大。根据$I=\frac{U}{R}$,总电压不变,总电阻变大,电流$I$减小,致使$U_1=IR_1$发生变化(其中$R_1$不变,$I$减小,$U_1$减小)。
$U_2$的变化:$U_2=U-U_1$,$U$不变,$U_1$减小,$U_2$增大。故本题正确答案为B。
说明 如果用公式$U_2=IR_2$分析$U_2$的变化不易得到结论,因为$I$减小,$R_2$增大,两者的乘积如何变化不好判断。所以,采用先分析定值电阻两端的电压变化,再分析变化电阻两端的电压变化的方法更好。


电压变化的方法更好。
解析:
【分析】
首先明确电路连接方式:定值电阻$R_1$与滑动变阻器$R_2$串联,电压表$\mathrm{V}_1$测$R_1$两端电压,电压表$\mathrm{V}_2$测滑动变阻器$R_2$两端电压,电源电压保持不变。当滑片$P$向右移动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大,总电阻随之变化,结合欧姆定律和串联电路电压规律,逐步分析两个电压表的示数变化即可判断选项。
【解析】
1. 确定电路与测量对象:$R_1$与$R_2$串联,$\mathrm{V}_1$测$R_1$两端电压$U_1$,$\mathrm{V}_2$测$R_2$两端电压$U_2$,电源电压$U$不变。
2. 分析电流变化:滑片右移,滑动变阻器接入电阻$R_2$增大,总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2$增大。根据欧姆定律$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}$,$U$不变、$R_{\mathrm{总}}$增大,电路电流$I$减小。
3. 分析$\mathrm{V}_1$示数:$R_1$是定值电阻,由$U_1=IR_1$,$R_1$不变、$I$减小,得$U_1$减小,即$\mathrm{V}_1$示数减小。
4. 分析$\mathrm{V}_2$示数:串联电路总电压等于各部分电压之和,即$U=U_1+U_2$,故$U_2=U-U_1$。$U$不变、$U_1$减小,因此$U_2$增大,即$\mathrm{V}_2$示数增大。
综上,$\mathrm{V}_1$示数减小,$\mathrm{V}_2$示数增大,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
串联电路电压规律、欧姆定律应用
【点评】
本题是电路动态分析的基础题型,核心是利用“先分析定值电阻电压,再结合总电压规律分析变化电阻电压”的方法,避免直接分析滑动变阻器电压时的乘积不确定问题,帮助学生快速准确判断电压变化。
【难度系数】
0.6