Question

7．如圖1是某同學(xué)探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗電路．已知電源電壓為4.5V不變，所用定值電阻分別為5Ω、10Ω、20Ω、30Ω、40Ω．

	第一次	第二次	第三次	第四次	第五次
R（Ω）	5	10	20	30	40
I（A）	0.4	0.2	0.1	0.08	0.05

（1）在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)該是斷開．開關(guān)閉合前，變阻器的滑片應(yīng)處于b（選填“a”或“b”）．
（2）實驗中應(yīng)該控制定值電阻兩端的電壓不變不變．
（3）小明分別利用五個定值電阻做了實驗，上表是小明的實驗記錄．
a．小明在實驗中電壓表所用的量程為0-3V．
b．小明有一次實驗是錯誤的．試分析數(shù)據(jù)，錯誤的是第四次，錯誤的原因是沒有控制電阻兩端的電壓不變．
（4）該同學(xué)利用五個定值電阻要完成此實驗，變阻器的最大阻值至少50Ω．
（5）實驗中變阻器的功率變化范圍是1W～0.125W．
（6）圖2是小明根據(jù)正確的實驗數(shù)據(jù)畫出的I-R或I-1/R圖象，正確的是丙．

Answer 1

分析 （1）為了保護(hù)電路，在電路連接過程中開關(guān)要斷開；閉合開關(guān)前，滑片要處于阻值最大處；
（2）通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)，所以探究電流與電阻的關(guān)系，需保持導(dǎo)體兩端的電壓不變；
（3）根據(jù)U=IR算出電壓，判斷出電壓表的量程以及找出錯誤數(shù)據(jù)；
（4）根據(jù)和串聯(lián)電路的分壓作用判斷滑動變阻器的最大值；
（5）根據(jù)P=UI算出功率值；
（6）在電壓一定時，I與R成反比．

解答 解：（1）在電路連接過程中開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前，要把滑動變阻器的滑片移到最右端即b端；
（2）通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)，所以探究電流與電阻的關(guān)系，需保持導(dǎo)體兩端的電壓不變．所以更換電阻R后調(diào)節(jié)滑動變阻器時，應(yīng)注意觀察電壓表，使其示數(shù)保持不變．
（3）a、探究電流與電阻的關(guān)系，需保持導(dǎo)體兩端的電壓不變，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)知U=IR=0.4A×5Ω=2V，故電壓表的量程為0～3V；
b、探究電流與電阻的關(guān)系，需保持導(dǎo)體兩端的電壓2V不變，故第四次數(shù)據(jù)電流和電阻的乘積變?yōu)?V，故錯誤，錯誤原因為沒有控制電阻兩端的電壓不變；
（4）電源電壓為4.5V，定值電阻兩端的電壓為2V，故滑動變阻器的電壓為4.5V-2V=2.5V，
定值電阻最大為40Ω，故電流的電流為：I=$\frac{{U}_{R}}{{R}_{最大}}$=$\frac{2V}{40Ω}$=0.05A，
滑動變阻器的最大值為：R_最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.5V}{0.05A}$=50Ω；
（5）實驗中變阻器的功率最小值為：P_小=$\frac{{{{U}_{滑}}^{2}}_{\;}}{{R}_{滑大}}$=$\frac{（2.5V）^{2}}{50Ω}$=0.125W；
變阻器的功率最大值為：P_大=U_滑I_最大=2.5V×0.4A=1W；
（6）在電壓一定時，I與R成反比，故甲乙錯誤；
在電壓一定時，I與$\frac{1}{R}$成正比，故丙正確．
故答案為：（1）斷開；b；（2）定值電阻兩端的電壓不變；（3）a.0-3V；b．四；沒有控制電阻兩端的電壓不變；  （4）50；（5）1W～0.125W； （6）丙．

點評 本題探究“電流與電阻的關(guān)系”的實驗，考查了注意事項、電壓表的選擇、滑動變阻器的選擇、電功率的計算、圖象的選擇，是一道綜合題，（4）（5）難度較大．