Question

小明用如圖甲所示的電路，研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系．電源電壓恒為6V．實(shí)驗(yàn)過程中，他做了六次實(shí)驗(yàn)，每次改變電阻箱R′的阻值后，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器始終保持R′兩端的電壓不變，記下相應(yīng)的電流值．根據(jù)記錄的六組數(shù)據(jù)，他在方格紙上描出了電流I與電阻箱阻值R′的關(guān)系圖線，如圖乙所示．
（1）記錄第一組數(shù)據(jù)時(shí)，電阻箱R′的阻值為4Ω，此時(shí)電流表示數(shù)是多少？
（2）小明在實(shí)驗(yàn)過程中，控制電阻箱R′兩端的電壓是多大？
（3）記錄第二組數(shù)據(jù)時(shí)，小明記下電流表的示數(shù)為0.4A，此時(shí)電阻箱消耗的功率是多少？滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻是多大？
（4）記錄第四組數(shù)據(jù)時(shí)，電阻箱和滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖象橫軸找出電阻為4Ω的點(diǎn)，過該點(diǎn)作橫軸的垂線與圖象交與一點(diǎn)，該點(diǎn)的縱軸數(shù)據(jù)就是電流值．
（2）由圖求出電流I與電阻R'，然后由歐姆定律可求出電壓．
（3）由圖象求出電流為0.4A時(shí)的電阻值R'，由P=I²R求功率；由歐姆定律可求出滑動(dòng)變阻器的阻值．
（4）由圖求出第四組數(shù)據(jù)的電流值與所對(duì)應(yīng)電阻箱的電阻值，由歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器的阻值，然后由P=I²R求出電阻箱與滑動(dòng)變阻器的功率之比．
解答：解：（1）由圖知當(dāng)電阻箱阻值R′=4Ω時(shí)，電流值I₁=0.5A．
（2）由圖知當(dāng)電阻箱阻值R′=4Ω時(shí)，電流值I₁=0.5A，則電阻箱R'兩端的電壓U_R′=I₁ R′=0.5A×4Ω=2V．
（3）由圖知當(dāng)電流I₂=0.4A時(shí)，電阻R'=5Ω，則電阻箱消耗的功率P_R′=I₂²R'=（0.4A）²×5Ω=0.8W．電源電壓U=6V，
由歐姆定律得電路電流I₂=，則R_滑=-R'=-5Ω=15Ω-5Ω=10Ω．
（4）由圖知第四組數(shù)據(jù)I₄=0.3A，R'=7Ω，由歐姆定律得I₄=，則R_滑=-R'=-7Ω=20Ω-7Ω=13Ω，
電阻箱與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)I相同，由P=I²R得===
答：（1）電流表示數(shù)是0.5A．（2）電阻箱R′兩端的電壓是2V．（3）電阻箱消耗的功率是0.8W；滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻是10Ω． （4）電阻箱和滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是7：13．
點(diǎn)評(píng)：解本題關(guān)鍵是，由圖象求出電流與對(duì)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(huì)作圖、識(shí)圖，掌握識(shí)圖的方法．