Question

11．在“探究電流與電阻的關系”的實驗中，小強選用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四個定值電阻，電源電壓恒為3V．
（1）請按圖甲所示的電路圖，將實物圖乙連接完整．

（2）閉合開關接觸時，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，造成這一現(xiàn)象的原因可能是電阻R₀開路．
（3）排除電路故障后，閉合開關，移動滑片，當選用4Ω的電阻時，電流表示數(shù)如圖丙所示，記為0.5A；以后每更換一個阻值更大的電阻后，閉合開關，應將滑動變阻器的滑片向B（選填“A”或“B”）端移動，使電壓表的示數(shù)2V，同時記下對應的電流值．
（4）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，小強做出了如圖丁所示的I-R圖象，由于此圖線為曲線，小強認為不便直觀判斷I與R的定量關系，于是對圖象中的坐標進行了巧妙變換，從而直觀判斷出了I與R的關系．你認為小強的改進方法是：將I-R圖象的橫坐標R變?yōu)?\frac{1}{R}$（或R^-1）．

Answer 1

分析 （1）滑動變阻器要按“一上一下”串聯(lián)接入電路，電壓表與電阻R0并聯(lián)，根據(jù)電源電壓選擇電壓表的量程即可；
（2）電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，電路故障可能為電壓表所測量的電阻開路；
（3）根據(jù)電流表選擇的量程確定其分度值，結合指針位置進行讀數(shù)即可；
探究電流與電阻的關系，應保持電壓不變，根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律即可確定滑動變阻器的滑片移動方向；
（4）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，電壓保持不變時，電流與電阻成反比關系；但是只根據(jù)I-R圖象，不便直觀判斷I與R的定量關系，
可將I=$\frac{U}{R}$=U•$\frac{1}{R}$進行變換即可看出：電壓保持不變時，電流I與電阻的倒數(shù)$\frac{1}{R}$成正比，從而直觀判斷出了I與R的關系．

解答 解：（1）滑動變阻器要按“一上一下”串聯(lián)接入電路，只需將滑動變阻器上面任一接線柱與電阻R₀的右接線柱連接即可，
電壓表要與電阻R₀并聯(lián)，由于電源電壓恒為3V，故電壓表選擇的量程為0～3V，只需將滑動變阻器的“3”接線柱與電阻R₀的右接線柱連接，如圖所示：

（2）閉合開關接觸時，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，說明電路開路，移動滑動變阻器的滑片，電壓表示數(shù)始終接近電源電壓，
說明與電壓表并聯(lián)的部分電路開路，即電阻R₀開路．
（3）由圖丙可知，電流表選擇的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，此時電流表示數(shù)為0.5A；
由歐姆定律得，則電阻R₀兩端的電壓：U₀=IR₀=0.5A×4Ω=2V，即電壓表示數(shù)保持2V不變；
根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律可知，即：$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{滑}}$，
由于電源電壓恒為U=3V，電壓表示數(shù)保持U₀=2V，
每更換一個阻值更大的電阻，滑動變阻器接入電路的阻值也應增大，
故應將滑動變阻器的滑片向B端移動，使電壓表的示數(shù)2V，同時記下對應的電流值．
（4）小強做出了如圖丁所示的I-R圖象，由于此圖線為曲線，不便直觀判斷I與R的定量關系，
根據(jù)I=$\frac{U}{R}$=U•$\frac{1}{R}$可知，電壓不變時，電流I與電阻的倒數(shù)$\frac{1}{R}$成正比，故將橫坐標R變?yōu)?\frac{1}{R}$（或R^-1），從而直觀判斷出了I與R的關系．
故答案為：（1）見上圖；
（2）電阻R₀開路；
（3）0.5；B；2V；
（4）將I-R圖象的橫坐標R變?yōu)?\frac{1}{R}$（或R^-1）．

點評 此題主要考查的是學生對實物的電路連接、滑動變阻器的使用、電路故障分析、電流表讀數(shù)和實驗數(shù)據(jù)處理的理解和掌握，尤其是第（4）問將圖象進行坐標變換（反比例與正比例的變換）有創(chuàng)新點，屬于中考常見題型，有一定難度．