Question

16．探究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：電源（電壓9V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R、電阻箱R₀、開關(guān)及導(dǎo)線若干．
（1）小明連接的圖甲電路中存在連線錯(cuò)誤，只需改動(dòng)一根導(dǎo)線，即可使連線正確．請(qǐng)?jiān)诮渝e(cuò)的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．

（2）本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的作用是①保護(hù)電路，②控制電阻的電壓不變．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R₀的阻值，測出對(duì)應(yīng)的電流I．當(dāng)R₀的阻值變小時(shí)，為完成探究，應(yīng)將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動(dòng)．
（4）將R₀阻值調(diào)為50Ω，電流表示數(shù)如圖乙，請(qǐng)?jiān)趫D丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標(biāo)中補(bǔ)描該點(diǎn)，結(jié)合圖中的已知點(diǎn)，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$關(guān)系圖線．
（5）連線時(shí)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)，反思產(chǎn)生原因，小明回憶是某次將R₀的阻值由20Ω變換為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)阻值時(shí)，未調(diào)節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．

Answer 1

分析 （1）要掌握電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的接法，注意電壓表要并聯(lián)在電路中；
（2）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)變，據(jù)此分析回答；
（3）要探究電流與電阻的關(guān)系，需要改變接入電路的電阻箱R₀的阻值，同時(shí)保持其兩端電壓一定；
電阻箱R₀的阻值變化，兩端電壓相應(yīng)變化，要保持電阻箱R₀兩端電壓不變，就要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，調(diào)整接入電路的阻值大�。�
（4）知道R₀阻值算出$\frac{1}{{R}_{0}}$，如圖乙讀出電流表的示數(shù)，在圖丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標(biāo)中補(bǔ)描該點(diǎn)，然后用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象；
（5）根據(jù)圖象找出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)和與其相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)，分別算出它們對(duì)應(yīng)的電阻值，結(jié)合歐姆定律判斷即可

解答 解：（1）由圖知，電壓表串聯(lián)在了電路中，且電阻箱R₀未正常接入電路．電路如圖，應(yīng)將電壓表與電阻箱R₀并聯(lián)．

（2）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)變，這是滑動(dòng)變阻器的另一個(gè)作用；
（3）當(dāng)R₀的阻值變小時(shí)，電阻箱R₀分壓變小，電壓表示數(shù)變小，為保持電阻箱R₀兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑片，減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，減小滑動(dòng)變阻器的分壓，從而增大電阻箱R₀兩端電壓，保持電壓不變，所以滑片P應(yīng)向B端移動(dòng)．
（4）由圖乙可知，電流表的示數(shù)I=0.12A．
電阻箱的阻值R₀=50Ω，則$\frac{1}{{R}_{0}}$=$\frac{1}{50Ω}$=0.02Ω^-1，在坐標(biāo)系中補(bǔ)描對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)（0.02，0.12），然后用平滑的
曲線把各點(diǎn)連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象如圖所示：

（5）由圖象可知，錯(cuò)誤的坐標(biāo)點(diǎn)是（0.08，0.40），
則$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.08Ω^-1，解得：R₀=12.5Ω，此時(shí)電路中的電流I=0.40A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電阻箱R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.40A×12.5Ω=5V，
則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U₀=9V-5V=4V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{4V}{0.40A}$=10Ω，
由圖象可知，變換錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)之前，電壓表示數(shù)大約保持6V不變，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_V=9V-6V=3V，
因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，
所以$\frac{{U}_{V}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U′}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{6V}{{R}_{0}}=\frac{3V}{10Ω}$，
解得：R₀=20Ω，故小明是將R₀的阻值由20Ω變換為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)阻值時(shí)，未調(diào)節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．
故答案為：（1）見上圖；（2）控制電阻的電壓不變；（3）B；（4）見上圖；（5）20．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路、滑動(dòng)變阻器作用、滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)等問題，是�？紗栴}，一定要掌握；本題難點(diǎn)是探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了保持電阻箱兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律得出電阻箱R₀與滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻阻值關(guān)系．