Question

1．小明和小麗想探究導體中的電流跟電阻的關系，他們所選的電源電壓為 6V 且保持不變，實驗用到的電阻阻值分別為 5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω、30Ω，滑動變阻器規(guī)格為“60Ω  1A”．

（1）連接電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表指針均超過量程．操作中存在的問題是滑動變阻器的滑片沒有調至最大阻值處．
（2）實驗中多次改變 R 的阻值，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，記下電流表 的示數(shù)，得到如圖甲所示的電流 I 隨電阻 R 變化的圖象．
①由圖象可以得出結論：電壓一定時，通過導體的電流跟導體電阻成反比．
②上述實驗中，小明用 5Ω 的電阻做完實驗后，接下來的操作是斷開開關，將滑動變 阻器調到最大阻值，然后將 10Ω 的電阻接入電路，閉合開關，移動滑片，使電壓表示數(shù)為3V 時，讀出電流表的示數(shù)．
（3）本實驗要保持電 阻兩端電壓相同，他們在學習了歐姆定律之后，才知道本實驗中電壓表控
制不變的電壓值應該在2V 至5V 范圍之內選擇．
（4）他們又用本次器 材探究了電流與電壓的關系，做出圖象如圖乙，由圖可知：使用的定值電 阻是20Ω，圖中陰影部分面積表示的物理量是功率．

Answer 1

分析 （1）若電流表、電壓表的指針均超過量程，是由于滑動變阻器的阻值過小造成的，然后根據(jù)滑動變阻器的規(guī)格判斷出原因可能是滑片未移至最大阻值處；
（2）①分析圖象的，得出電流和電阻的關系：電壓一定，電流和電壓成反比；②在拆接電路時，要先斷開開關，閉合開關前，要將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；
要探究電流和電阻的關系，需保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)圖象中的某一組數(shù)據(jù)便可求出電阻兩端的電壓；
（3）根據(jù)滑動變阻器的規(guī)格，電路中的最大電流為1A，滑動變阻器的最大阻值為60Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的知識結合歐姆定律計算電阻兩端的電壓范圍；
（4）根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$求出定值電阻的阻值；陰影部分為電流和電壓的乘積，根據(jù)P=UI可知應為定值電阻的功率．

解答 解：（1）電流表、電壓表指針均超過量程，說明電路中的總電阻過小，又滑動變阻器的最大阻值為60Ω，則原因可能是滑動變阻器的滑片沒有調至最大阻值處；
（2）①由圖象知，電壓一定，通過導體的電流跟導體電阻成反比；
②小明用5Ω的電阻做完實驗后，應先斷開開關，同時將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處，再換接10Ω的電阻，然后閉合開關，使電壓表的示數(shù)保持U=IR=0.6A×5Ω=3V不變；
（3）由滑動變阻器的規(guī)格知，滑動變阻器的最大阻值為60Ω，允許通過的最大電流為1A；
根據(jù)串分壓的知識，當電阻的阻值為30Ω時，滑動變阻器的阻值需要的最大，當滑動變阻器的阻值為60Ω時，便是電阻兩端的最小電壓，
根據(jù)串分壓可知R：R_滑=U_R：U_滑，則U_R：U_滑=30Ω：60Ω=1：2，此時電阻兩端的電壓為6V×$\frac{1}{3}$=2V，
電路中的最大電流為1A，當電阻為5Ω時，電路中的電流最大，則U_大=IR=1A×5Ω=5V；
所以本實驗中電壓表控制不變的電壓值應該在2V到5V之間．
（4）由圖象乙可知，U=4V時，I=0.2A，根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$可知，使用的定值電阻得阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{4V}{0.2A}$=20Ω；
陰影部分面積為橫、縱坐標的乘積，即陰影部分的面積為：S=UI=P，故陰影部分面積表示的物理量是功率．
故答案為：（1）滑動變阻器的滑片沒有調至最大阻值處；（2）①通過導體的電流跟導體電阻成反比； ②斷開開關；3；（3）2；5；（4）20；功率．

點評 此題是探究電流和電阻的關系實驗，注意控制變量法在實驗中的應用，考查了電流和電阻的關系，實驗中應該注意的問題，特別是第（3）項，有關求電阻兩端的最小電壓和最大電壓，涉及到了串聯(lián)電路中歐姆定律的應用，理解滑動變阻器的規(guī)格，是解決此題的關鍵．