Question

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

（1）連接電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表指針均超過(guò)量程．操作中存在的問(wèn)題是滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有調(diào)至最大阻值處．
（2）實(shí)驗(yàn)中多次改變 R 的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(jié)論：電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻成反比．
②上述實(shí)驗(yàn)中，小明用 5Ω 的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，接下來(lái)的操作是斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變 阻器調(diào)到最大阻值，然后將 10Ω 的電阻接入電路，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑片，使電壓表示數(shù)為3V 時(shí)，讀出電流表的示數(shù)．
（3）本實(shí)驗(yàn)要保持電 阻兩端電壓相同，他們?cè)趯W(xué)習(xí)了歐姆定律之后，才知道本實(shí)驗(yàn)中電壓表控
制不變的電壓值應(yīng)該在2V 至5V 范圍之內(nèi)選擇．
（4）他們又用本次器 材探究了電流與電壓的關(guān)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(guò)量程，是由于滑動(dòng)變阻器的阻值過(guò)小造成的，然后根據(jù)滑動(dòng)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(guān)系：電壓一定，電流和電壓成反比；②在拆接電路時(shí)，要先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，閉合開(kāi)關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處；
要探究電流和電阻的關(guān)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(dòng)變阻器的規(guī)格，電路中的最大電流為1A，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為60Ω，根據(jù)串聯(lián)電路的知識(shí)結(jié)合歐姆定律計(jì)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(yīng)為定值電阻的功率．

解答 解：（1）電流表、電壓表指針均超過(guò)量程，說(shuō)明電路中的總電阻過(guò)小，又滑動(dòng)變阻器的最大阻值為60Ω，則原因可能是滑動(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有調(diào)至最大阻值處；
（2）①由圖象知，電壓一定，通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻成反比；
②小明用5Ω的電阻做完實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，同時(shí)將滑動(dòng)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(kāi)關(guān)，使電壓表的示數(shù)保持U=IR=0.6A×5Ω=3V不變；
（3）由滑動(dòng)變阻器的規(guī)格知，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為60Ω，允許通過(guò)的最大電流為1A；
根據(jù)串分壓的知識(shí)，當(dāng)電阻的阻值為30Ω時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值需要的最大，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為60Ω時(shí)，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(shí)電阻兩端的電壓為6V×$\frac{1}{3}$=2V，
電路中的最大電流為1A，當(dāng)電阻為5Ω時(shí)，電路中的電流最大，則U_大=IR=1A×5Ω=5V；
所以本實(shí)驗(yàn)中電壓表控制不變的電壓值應(yīng)該在2V到5V之間．
（4）由圖象乙可知，U=4V時(shí)，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(biāo)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(dòng)變阻器的滑片沒(méi)有調(diào)至最大阻值處；（2）①通過(guò)導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻成反比； ②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；3；（3）2；5；（4）20；功率．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究電流和電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，注意控制變量法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，考查了電流和電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該注意的問(wèn)題，特別是第（3）項(xiàng)，有關(guān)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(yīng)用，理解滑動(dòng)變阻器的規(guī)格，是解決此題的關(guān)鍵．