(a) Khi R nt R, cấu trúc mạch: (R1 nt R2) // (R3 nt R nt R).
Cường độ dòng điện qua đoạn R1: \(I_1=\dfrac{U}{R_1+R_2}=\dfrac{U}{10+50}=\dfrac{U}{60}\)
Cường độ dòng điện qua R3: \(I_3=\dfrac{U}{R_3+R+R}=\dfrac{U}{20+2R}\)
Số chỉ của Vôn kế V: \(U_V=U_3-U_1=I_3R_3-I_1R_1\)
\(\Leftrightarrow U_1=\dfrac{20U}{20+2R}-\dfrac{U}{6}\)
Khi R // R, cấu trúc mạch: (R1 nt R2) // [R3 nt (R // R)].
Tương tự, ta cũng có \(I_1=\dfrac{U}{60}\).
Cường độ dòng điện qua R3:
\(I_3=\dfrac{U}{R_3+\dfrac{RR}{R+R}}=\dfrac{U}{20+\dfrac{1}{2}R}=\dfrac{2U}{40+R}\)
Số chỉ Vôn kế V: \(U_V=U_3-U_1=I_3R_3-I_1R_1\)
\(\Leftrightarrow U_2=\dfrac{40U}{40+R}-\dfrac{U}{6}\)
Theo đề: \(U_2=3U_1\)
\(\Rightarrow\dfrac{40U}{40+R}-\dfrac{U}{6}=3\left(\dfrac{20U}{20+2R}-\dfrac{U}{6}\right)\)
\(\Leftrightarrow\dfrac{40}{40+R}-\dfrac{1}{6}=3\left(\dfrac{10}{10+R}-\dfrac{1}{6}\right)\)
\(\Leftrightarrow R^2+80R-2000=0\Leftrightarrow\left[{}\begin{matrix}R=20\left(nhận\right)\\R=-100\left(loại\right)\end{matrix}\right.\)
Thay \(R\Rightarrow U_1=\dfrac{1}{2}U\)
Vậy: \(\left\{{}\begin{matrix}R=20\left(\Omega\right)\\U_1=\dfrac{1}{2}U\end{matrix}\right.\)
(b) \(I_1\) vẫn giữ nguyên và bằng \(\dfrac{U}{60}\left(A\right)\).
Cường độ dòng điện qua R3 lúc này: \(I_3=\dfrac{U}{R_3+R}=\dfrac{U}{20+20}=\dfrac{U}{40}\)
Số chỉ của Vôn kế V: \(U_V=U_3-U_1=I_3R_3-I_1R_1\)
\(=\dfrac{U}{40}\cdot20-\dfrac{U}{60}\cdot10=\dfrac{1}{3}U\left(V\right)\)
Vậy: \(U_V=\dfrac{1}{3}U\left(V\right)\).
(c) Nếu bị hở mạch, vôn kế chỉ \(0\left(V\right)\).
Nếu bị nối tắt, vôn kế chỉ \(U_V=U_{CB}\)
\(U_{CB}=IR_2=\dfrac{U}{R_1+R_2}R_2=\dfrac{U}{10+50}\cdot50=\dfrac{5}{6}U\)