Question

20．小明用圖甲所示的電路，探究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系．小明共做了五次實驗，圖乙是他根據(jù)記錄的五組數(shù)據(jù)，在方格紙上描點畫出的電阻箱的電流Ⅰ與其阻值R′的關(guān)系圖線，已知電源電壓恒為6V．當電阻箱R′=10Ω時，它消耗的電功率為0.4W，此時的滑動變阻器的阻值為20Ω．這五次實驗過程中，滑動變阻器消耗的最小功率與最大功率之比為1：10．

Answer 1

分析 （1）由圖象橫軸找出電阻為10Ω的點，過該點作橫軸的垂線與圖象交與一點，該點的縱軸數(shù)據(jù)就是電流值；由P=UI求功率；由歐姆定律可求出滑動變阻器的阻值．
（2）根據(jù)題干條件和圖信息確定最小與最大功率，結(jié)合P=UI求出之比．

解答 解：（1）由圖知當電阻箱阻值R′=10Ω時，電流值I₁=0.2A，則電阻箱R'兩端的電壓U_R′=I₁ R′=0.2A×10Ω=2V．
則電阻箱消耗的功率P_R′=U_RI₁=2V×0.2A=0.4W．
電源電壓U=6V，滑動變阻器的電壓為：U′=6V-2V=4V；
由歐姆定律得R=$\frac{U′}{{I}_{1}}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω．
（2）因為探究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電阻箱兩端電壓保持不變，又因為電源電壓不變，故滑動變阻器兩端電壓不變，
由圖知第一次實驗時電流最大1A，則滑動變阻器功率最大，P_max=U′I_max=4V×1A=4W；
第五次電流最小為0.1A，則滑動變阻器最小功率為：P_min=U′I_min=4V×0.1A=0.4W；
兩者之比為P_min：P_max=0.4W：4W=1：10．
故答案為：0.4；20；1：10．

點評 解本題關(guān)鍵是，由圖象求出電流與對應(yīng)的電阻值．用圖象描述各物理量間的關(guān)系，是物理學(xué)上常用的方法，應(yīng)學(xué)會作圖、識圖，掌握識圖的方法．