Question

3．小明用如圖甲所示的電路圖，研究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電源電壓恒為6V，改變電阻R的阻值．調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，保持R兩端的電壓不變，記下相應(yīng)的4次實驗的電流和電阻值，描繪在乙圖中．

（1）在丙圖中，用筆線代替導(dǎo)線，將電壓表正確連入電路；
（2）如果該同學(xué)連接好實物后，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)燈泡變亮了，電流表示數(shù)變大了，電壓表示數(shù)卻變小了，原因是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了．
（3）實驗中，他所選擇的變阻器是C（選填序號）
A、10Ω   0.5A          B、20Ω   1A        C、50Ω   2A
（4）乙圖中陰影部分面積表示的物理量是電壓；
（5）小明同學(xué)們又設(shè)計了兩種測量電阻的方案，方案中定值電阻的阻值為R₀
①方案一：閉合開關(guān)S，如果電壓表V₁和V₂的讀數(shù)分別為U₁和U₂，則電阻Rx的阻值表達式為R_x=$\frac{{U}_{2}}{I}$．
②方案二：電路中Rx≠R₀，將S接到a，讀出電流表的示數(shù)I₁；再將S接到b，讀出電流表的I₂；由I₁R₀=I₂R_x可得R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．請判斷結(jié)果是否正確并簡要說明理由：不正確，沒有控制R_x和R_o兩端的電壓相等．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓判定電壓的量程；
（2）在調(diào)節(jié)滑動變阻器時，燈泡逐漸變亮（電路中電流變大），而電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表不是接在小燈泡的兩端，而是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；
（3）根據(jù)圖乙可知實驗中的最小電流，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律求出滑動變阻器的阻值即可確定滑動變阻器的規(guī)格；
（4）根據(jù)U=IR分析圖丙中陰影部分面積表示的物理量；
（5）①方案一中定值電阻與待測電阻串聯(lián)，已知定值電阻電壓與阻值，由歐姆定律可以求出電路電流，已知待測電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以求出待測電阻的阻值；②用等效替代法測待測電阻的電壓，但根據(jù)設(shè)計，當(dāng)開關(guān)S由a撥到b時，電阻R₀和R_X兩端的電壓不相等，故設(shè)計是不合理的溫度的變化而變化．

解答 解：（1）電源電壓為6V，所以電壓表的量程為0-15V，電壓表并聯(lián)到定值電阻的兩端，實物圖為：
；
（2）在移動滑片時，燈泡逐漸變亮?xí)r，燈兩端的電壓變大，而電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表不是接在小燈泡的兩端，而是電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；
（3）由圖乙可知，實驗中的最小電流I=0.1A，電壓表的示數(shù)U_R=2V，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，滑動變阻器兩端的電壓：U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路中的電阻：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω，所以，滑動變阻器的規(guī)格為C；
（4）圖丙中陰影部分面積為IR，由U=IR可知，它表示的物理量是電壓；
（5）①流過電路的電流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，由歐姆定律得R_X的阻值R_X=$\frac{{U}_{2}}{I}$．
②該方案不正確，因為：在串聯(lián)電路中，根據(jù)分壓原理，用電器兩端電壓與其阻值成正比，因R_x≠R₀，當(dāng)開關(guān)S由a撥到b時，電阻R₀和R_X兩端的電壓不相等，所以實驗過程中沒有保持R_x和R₀兩端的電壓相等．
故答案為：（1）如圖；（2）電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；（3）C；（4）電壓；（5）$\frac{{U}_{2}}{I}$；不正確，沒有控制R_x和R_o兩端的電壓相等．

點評 本題測燈的功率和測定值電阻的大小，考查電路的連接、實驗注意事項、故障的分析、影響電阻大小的因素及對實驗方案的評估能力，知識點無多，綜合性強，有一定難度．