Question

12．小明用如圖1甲所示的電路，探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”，供選用的兩個(gè)滑動(dòng)變阻器規(guī)格分別是“1A 20Ω”、“0.5A  50Ω”．圖1乙是小明連接的部分實(shí)驗(yàn)電路．
（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，完成圖1乙中實(shí)驗(yàn)電路的連接，要求電壓表要選擇合適的量程，當(dāng)變阻器的滑片向左移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)增大．

（2）小明按要求連接電路后，閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的位置．其原因可能是滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為零．（寫出一個(gè)即可）
（3）排除問題后，小明在實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)節(jié)變阻器滑片，測(cè)出通過電阻R的不同電流和對(duì)應(yīng)的電壓值如表．

U/V	1.0	2.0	3.0
I/A	0.2	0.4	0.6

①請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在圖2中畫出電阻R的U-I關(guān)系圖象．
②根據(jù)圖象得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比．
③實(shí)驗(yàn)中所用電阻R的阻值為5Ω．
（4）小明實(shí)驗(yàn)時(shí)選用的變阻器規(guī)格是1A 20Ω．
（5）如果將實(shí)驗(yàn)電路中的電阻R更換成一個(gè)額定電壓為3.8V、阻值約10Ω的小燈泡后，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，除了增加一節(jié)電池外，還應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)電路必須進(jìn)行的改動(dòng)是電壓表應(yīng)改用0～15V的量程．

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)中定值電阻應(yīng)與變阻器串聯(lián)，根據(jù)電源電壓確定電壓表量程，根據(jù)滑片向左移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)增大確定變阻器的接線柱；
（2）分析電壓表示數(shù)過大的原因，可能是滑動(dòng)變阻器的滑片未移到最大阻值處或電阻斷路；
（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線畫出電阻R的U-I關(guān)系圖象；②知道當(dāng)電阻不變時(shí)，電流與電壓成正比；③由表格數(shù)據(jù)，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計(jì)算所用電阻R的阻值；
（4）當(dāng)R兩端電壓最小時(shí)，電流最小，電路中總電阻最大，根據(jù)歐姆定律計(jì)算變阻器此時(shí)連入阻值，從而確定變阻器的規(guī)格；
（5）題目中告訴了小燈泡的額定電壓，要注意分析電壓表的量程及電源電壓．

解答 解：
（1）探究電流跟兩端電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，定值電阻R應(yīng)與變阻器串聯(lián)，由圖電源由兩節(jié)干電池組成，電源電壓為3V，所以電壓表使用0-3V量程，滑片向左移動(dòng)時(shí)，電流表示數(shù)增大，即變阻器連入阻值減小，故應(yīng)將A接線柱接入電路中，如圖所法：
；
（2）閉合開關(guān)，電壓表滿偏，說明其電壓約等于電源電壓，所以可能是滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為零．若R斷路，它兩端的電壓也為電源電壓，所以也有可能是電阻R斷路；
（3）①根據(jù)表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線畫出電阻R的U-I關(guān)系圖象，如圖所示：

②由圖象，I與U的圖象是正比例圖象，所以可得結(jié)論為：電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；
③根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，由表格第一次數(shù)據(jù)可知，電阻R的阻值：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1V}{0.2A}$=5Ω；
（4）當(dāng)R兩端電壓最小時(shí)，電流最小，電路中總電阻最大，
此時(shí)變阻器連入的阻值：R_滑=$\frac{U}{I}$-R=$\frac{3V}{0.2A}$-5Ω=10Ω，
所以實(shí)驗(yàn)時(shí)選用的變阻器規(guī)格是：1A 20Ω；
（5）將圖乙中的電阻R換成一個(gè)額定電壓為3.8V，圖中電壓表用的量程為0～3V的量程，應(yīng)改為0～15V的量程．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為零；（3）①見上圖象；②電阻一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比；③5Ω；（4）1A 20Ω；（5）電壓表應(yīng)改用0～15V的量程．

點(diǎn)評(píng) 此題是探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，要掌握電流和電壓之間的關(guān)系；考查了學(xué)生實(shí)物電路圖的連接、故障判斷、圖象及分析、電阻的計(jì)算、變阻器規(guī)格的選擇等，都是�？嫉膯栴}要掌握好．