Question

17．如圖1所示的電路中，直徑為D的圓環(huán)是用粗細均勻的電阻絲制成的，其阻值為R，圖中A，B，…，H為圓環(huán)的等分點，A點固定，電阻不計的金屬桿OP上接有電流表A，P為滑片，且滑片P能沿圓環(huán)滑動，并保持良好的接觸，電源電動勢為E，內(nèi)阻不計．當閉合電鍵S后，滑片P沿圓環(huán)順時針滑動時，圖中各表的示數(shù)會發(fā)生變化．甲、乙兩同學按此電路圖，分別做實驗，并記下當滑片P在某些位置時各電表的示數(shù)．
表一甲同學測得實驗數(shù)據(jù)

滑片P的位置	位置B	位置C	位置D	位置E	位置F	位置x	位置A
電流表A的示數(shù)（A）	0.25	0.20	0.18	0.17	0.18	0.19
電壓表V1的示數(shù)（V）	3.75	3.00	2.70	2.55	2.70	2.85
電壓表V2的示數(shù)（V）	2.25	3.00	3.30	3.45	3.30	3.15

表二乙同學測得實驗數(shù)據(jù)

滑片P的位置	位置B	位置C	位置D	位置E	位置F	位置G	位置x
電流表A的示數(shù)（A ）	0.24	0.17	0.13	0.11	0.09	0.08
電壓表V1的示數(shù)（V）	3.60	2.55	1.95	1.65	1.35	1.20
電壓表V2的示數(shù)（V）	2.40	3.45	4.05	4.35	4.65	4.80

（1）甲、乙兩同學分別用游標卡尺和螺旋測微器測量小圓環(huán)的厚度，如圖2所示，甲、乙同學的讀數(shù)分別為3.64mm，3.878mm．

（2）根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，回答下列問題：
①根據(jù)表1中的實驗數(shù)據(jù)，請通過計算，分析完成表1中“位置A”下的空格．
I=0.4A；U₁=6V．
②根據(jù)表1、表2中的實驗數(shù)據(jù)，請通過比較、分析來說明，可能乙同學在實驗過程中，GA間部分的電路發(fā)生了斷路．
③根據(jù)②中的分析，請思考：當滑片P滑到G、A之間位置X時，則表2中“位置X”下的空格可能的數(shù)據(jù)（即各電表的示數(shù)）分別是BD
A．0.05A，0.75V，5.25V              B．0.07A，1.05V，4.95V
C．0.16A，2.40V，3.60V              D．0.25A，3.75V，2.25V．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺示數(shù)；螺旋測微器固定刻度與可動刻度示數(shù)之和是螺旋測微器示數(shù)．
（2）①根據(jù)圖示電路結(jié)構(gòu)與表中實驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律分析答題；
②常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)與電路結(jié)構(gòu)分析答題；
③根據(jù)電路結(jié)構(gòu)與實驗數(shù)據(jù)應(yīng)用串聯(lián)電路特點與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）由圖甲所示可知，游標卡尺示數(shù)為：3mm+0.02mm×32=3.64mm；
由圖乙所示螺旋測微器可知，其示數(shù)為：3.5mm+0.01mm×37.8=3.878mm；
（2）①當滑片滑動A位置，圓環(huán)部分短路，電壓表電壓表V₂的示數(shù)為0，電源電動勢等于圓環(huán)部分未短路時，兩電壓表示數(shù)之和，
即E=3.75+2.25V=6V，電阻R₁的阻值R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{3.75V}{0.25A}$=15Ω，則此時電壓表V₁的示數(shù)為6V，電流表的示數(shù)：I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{6V}{15Ω}$=0.4A．
所以“位置A”下的空格分別為0.4A，6V．
②通過甲同學數(shù)據(jù)分析知，電壓表V₂的示數(shù)先增大后減小，是因為并聯(lián)部分電阻先增大后減小，乙同學電壓表V₂的示數(shù)逐漸增大，知圓環(huán)部分的電阻逐漸增大，知乙同學做實驗時，圓環(huán)在G、A之間某處發(fā)生斷路故障．
③由于G、A之間某處發(fā)生斷路故障，所以在位置X處，圓環(huán)的電阻可能比BA部分小，可能比BG部分大，則電流表的示數(shù)可能小于0.08A，可能大于0.24A．當電流表示數(shù)小于0.08A時，U₁＜1.20V，U₂＞4.80V，當電流大于0.24A時，U₁＞3.6V，U₂＜2.4V．又電壓表U₁的示數(shù)與電流表的示數(shù)比值等于R₁的阻值，為15Ω．故B、D正確，A、C錯誤．故選BD．
故答案為：（1）3.64；3.878；（2）①0.4；6；②GA間；③BD．

點評 本題考查了游標卡尺與螺旋測微器讀數(shù)、求電壓與電流、電路故障分析等問題；要掌握常用器材的使用及讀數(shù)方法；本題對學生的邏輯推理能力、物理知識的直接應(yīng)用及遷移應(yīng)用能力的要求較高，應(yīng)通過仔細審題，找出電路的正確的結(jié)構(gòu)，再利用所學過的串并聯(lián)電路的規(guī)律進行分析解答．