Question

18．某科學(xué)研究小組同學(xué)用如圖所示的電路來(lái)研究滑動(dòng)變阻器消耗的電功率大小與滑動(dòng)變阻器阻值大小之間的關(guān)系．已知定值電阻R₀的阻值為20Ω，滑動(dòng)變阻器R₁上標(biāo)有“3A 50Ω”字樣．小亮和小麗分別測(cè)得表一和表二中的數(shù)據(jù)（第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是在剛閉合開(kāi)關(guān)時(shí)測(cè)得）．
表一

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電流表示數(shù)/A	0.60	0.48	0.40	0.34	0.30
電壓表示數(shù)/U	0	2.4	4.0	5.1	6.0

表二

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電流表示數(shù)/A	0.17	0.20	0.24	0.26	0.30
電壓表示數(shù)/U	8.5	8.0	7.2	6.8	6.0

請(qǐng)你根據(jù)上述數(shù)據(jù)，回答下列問(wèn)題：
（1）其中小亮同學(xué)的實(shí)際操作不規(guī)范，不規(guī)范之處在于在閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有將滑片滑到阻值最大處．
（2）結(jié)合小亮和小麗兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)記錄，若電源電壓和定值電阻R₀恒定不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R₁接入電路的阻值增大時(shí)，它消耗的電功率將如何變化？當(dāng)R₁≤R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而增大；當(dāng)R₁≥R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而減�。�

Answer 1

分析 （1）在閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到阻值最大處，目的是為了保護(hù)電路．因?yàn)榇藭r(shí)電阻最大，電路中電流最�。�分析兩表中的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)小亮的第一組數(shù)據(jù)，電流表的示數(shù)是0.60A，而電壓表的示數(shù)是零，說(shuō)明他在閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有將滑片滑到阻值最大處；
（2）分析表一：該實(shí)驗(yàn)中，電流表的示數(shù)在逐漸變小，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的阻值在逐漸變大，而隨著變阻器阻值的增大，變阻器消耗的電功率也隨之增大．當(dāng)變阻器的阻值與定值電阻的阻值相等時(shí)（電流是0.3A，定值電阻的電壓為U₀=0.3A×20Ω=6V，變阻器電壓也為6V，兩電阻分的電壓相等，因?yàn)榇��?lián)電流相等，所以?xún)呻娮枳柚迪嗟龋�，變阻器消耗的功率最大�?br />分析表二：該實(shí)驗(yàn)中，電流表的示數(shù)在逐漸變大，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的阻值在逐漸變小，而隨著變阻器阻值的減小，變阻器消耗的電功率卻隨之增大．當(dāng)變阻器的阻值與定值電阻的阻值相等時(shí)（電流是0.3A，定值電阻的電壓為U₀=0.3A×20Ω=6V，變阻器電壓也為6V，兩電阻分的電壓相等，因?yàn)榇��?lián)電流相等，所以?xún)呻娮枳柚迪嗟龋�，變阻器消耗的功率最大�?/p>

解答 解：（1）因?yàn)樵陂]合開(kāi)關(guān)前，滑片應(yīng)該是滑到阻值最大處的，此時(shí)電路中的電流最小，電流表的示數(shù)最小．小科的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，第一次電流表的示數(shù)最大，說(shuō)明他在閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有將滑片滑到阻值最大處．
（2）我們用表一中的第5組數(shù)據(jù)計(jì)算電源電壓：U=U₀+U_變=0.3A×20Ω+6V=12V．
（3）綜合分析表一和表二，當(dāng)電流為0.3A時(shí)，變阻器消耗的電功率最大，此時(shí)變阻器的阻值：
R_變=$\frac{U}{I′}$-R₀=$\frac{12V}{0.3A}$-20Ω=20Ω，這說(shuō)明當(dāng)變阻器的阻值與定值電阻相等時(shí)，消耗的電功率最大．
則當(dāng)R₁≤R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而增大；當(dāng)R₁≥R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而減�。�
故答案為 （1）小亮；在閉合開(kāi)關(guān)前沒(méi)有將滑片滑到阻值最大處．
（2）當(dāng)R₁≤R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而增大；當(dāng)R₁≥R₀時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率隨著滑動(dòng)變阻器阻值的增大而減小．

點(diǎn)評(píng) 本題研究滑動(dòng)變阻器消耗的電功率大小與滑動(dòng)變阻器阻值大小之間的關(guān)系，考查學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力及分類(lèi)討論的能力，難度較大．