Question

8．如圖所示（甲）是某同學(xué)探究電流與電壓關(guān)系的電路圖（電源電壓為3V不變），開關(guān)S閉合后，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端移至b端，電流表和電壓表的示數(shù)變化關(guān)系如圖（乙）（　�。�

• A． 電阻R₀兩端電壓與通過R₀的電流成正比
• B． R₀的電阻值是10Ω
• C． 電流表的變化范圍是0.6A～0.1A
• D． 滑動(dòng)變阻器R的電功率變化范圍0.45～0W

Answer 1

分析 （1）由圖象可知，R₀兩端的電壓和電流關(guān)系是一個(gè)正比例函數(shù)圖象，要注意電壓是電流產(chǎn)生的原因；
（2）當(dāng)滑片位于b端時(shí)接入電路中的電阻為0，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓，根據(jù)圖象可知電源電壓的大小和電路中的最大電流，根據(jù)歐姆定律求出
R₀的電阻值；
（3）當(dāng)滑片位于a端時(shí)接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，由圖象讀出電路中的最小電流，然后得出電流表的變化范圍；根據(jù)歐姆定律求出電路中的總電阻，利用電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器的最大阻值；滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0Ω時(shí)，消耗的功率為0W；根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律表示出電路中的電流，根據(jù)P=I²R表示出滑動(dòng)變阻器消耗的電功率，利用數(shù)學(xué)知識(shí)得出變阻器消耗的最大功率，進(jìn)一步得出答案．

解答 解：（1）因?yàn)殡娏麟S電壓的變化圖象為正比例函數(shù)圖象，且呈一條直線，所以通過R₀的電流與R₀兩端的電壓成正比，
由電壓是產(chǎn)生電流的原因可知，不能說電阻R₀兩端電壓與通過R₀的電流成正比，故A錯(cuò)誤；
（2）當(dāng)滑片位于b端時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓，電路中的電流最大，
由圖乙可知，電路中的最大電流I_大=0.6A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，R₀的阻值：
R₀=$\frac{U}{{I}_{大}}$=$\frac{3V}{0.6A}$=5Ω，故B錯(cuò)誤；
（3）當(dāng)滑片位于a端時(shí)接入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，
由圖乙可知，電路中的最小電流I_小=0.1A，
所以，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從a端移至b端時(shí)，電流表的變化范圍是0.6A～0.1A，故C正確；
此時(shí)電路中的總電阻：
R_總=$\frac{U}{{I}_{小}}$=$\frac{3V}{0.1A}$=30Ω，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，滑動(dòng)變阻器的最大阻值：
R_大=R_總-R₀=30Ω-5Ω=25Ω，
當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻為0Ω時(shí)，消耗的功率為0W；
滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻不為0時(shí)，電路中的電流：
I=$\frac{U}{{R}_{0}+R}$=$\frac{3.0V}{5Ω+R}$，
變阻器消耗電功率：
P_R=I²R=（$\frac{3.0V}{5Ω+R}$）²R=$\frac{（3.0V）^{2}}{\frac{（5Ω+R）^{2}}{R}}$=$\frac{（3.0V）^{2}}{\frac{（5Ω）^{2}+10Ω×R+{R}^{2}}{R}}$=$\frac{（3.0V）^{2}}{\frac{（5Ω）^{2}-10Ω×R+{R}^{2}+20Ω×R}{R}}$=$\frac{（3.0V）^{2}}{\frac{（5Ω-R）^{2}}{R}+20Ω}$，
則當(dāng)R=5Ω，變阻器消耗的電功率最大，
P_R大=$\frac{（3.0V）^{2}}{20Ω}$=0.45W，
所以，滑動(dòng)變阻器R的電功率變化范圍0～0.45W，故D正確．
故選CD．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電流隨電壓的變化圖象分析，圖象中包含了大量有用的信息，關(guān)鍵看我們能否結(jié)合實(shí)驗(yàn)的要求將其找出有用的信息，然后再利用相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算．