Question

7．為了探究電流跟電壓的關(guān)系，小紅同學(xué)連接了如圖所示的電路（電路元件完好，接線柱接線牢固）．電源電壓24V保持不變，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“50Ω 2A”．

①在未檢查電路連接是否正確的情況下，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電表的示數(shù)將發(fā)生變化的是電流表（選填“電壓表”或“電流表”）．
②檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一處連接錯(cuò)誤，請(qǐng)指出連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線是d（選“a”“b”“c”或“d”）．
③糾正錯(cuò)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑片位置，改變定值電阻兩端的電壓，得到電表示數(shù)如圖乙，則電表的示數(shù)為1.5A．
④如果仍用圖甲糾正錯(cuò)誤后的電路研究電流與電阻的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)中換用不同阻值的定值電阻后，每次應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，保持電壓表示數(shù)不變，實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下表所示．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4	5
電阻/Ω	40	20	10	7	5
電流/A	0.25	0.5	1.0	1.5	2.0

老師指出其中一組數(shù)據(jù)有拼湊嫌疑，你認(rèn)為是第1組（填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)序號(hào)），理由是電路中的最小電流為0.27A；請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖丙的坐標(biāo)紙上描點(diǎn)作出圖象，由圖象可得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻大小成反比．（實(shí)驗(yàn)器材使用正確，量程選用合理）
⑤小紅同學(xué)學(xué)習(xí)了電阻的測(cè)量后，用一根導(dǎo)線代替電流表接入電路進(jìn)行測(cè)量未知電阻Rx的實(shí)驗(yàn)，R先選用8Ω電阻接入電路，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片使電壓示數(shù)為4V，然后保持滑動(dòng)變阻器的滑片不動(dòng)，用R_x代替8Ω電阻接入電路，此時(shí)電壓表示數(shù)為8V，則R_x的阻值為20Ω．

Answer 1

分析 ①分析原電路的連接，由歐姆定律，確定示數(shù)將發(fā)生變化的電表；
②電壓表應(yīng)與R并聯(lián)確定連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線；
③根據(jù)圖乙中電流表選用的量程讀數(shù)；
④根據(jù)滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“50Ω 2A”，當(dāng)40Ω的電阻接入電路中時(shí)，電路的最大電阻，根據(jù)電阻的串聯(lián)求出電路的最大電阻，
由歐姆定律求出此時(shí)電路中的最小電流，確定有拼湊嫌疑的數(shù)據(jù)；
從第2次實(shí)驗(yàn)分別求出電阻的倒數(shù)大小，找到對(duì)應(yīng)的電流大小，由描點(diǎn)法作圖；根據(jù)圖象分析得出結(jié)論；
⑤先根據(jù)歐姆定律求出5Ω電阻接入電路時(shí)的電流，然后根據(jù)串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值；再根據(jù)歐姆定律求出R_x接入電路時(shí)的電流，最后根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用求出R_x的阻值．

解答 解：①原電路中，電壓表測(cè)電源電壓，示數(shù)不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電路的電阻發(fā)生變化，由歐姆定律，電流表的示數(shù)將發(fā)生變化；
②電壓表應(yīng)與R并聯(lián)，故連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線是 d；
③圖乙中電流表選用大量程，分度值為0.1A，示數(shù)為1.5A；
④滑動(dòng)變阻器的規(guī)格是“50Ω 2A”表示變阻器的最大電阻為50Ω，當(dāng)40Ω的電阻接入電路中時(shí)，電路的最大電阻：
R_總=50Ω+40Ω=90Ω，此時(shí)電路中的最小電流：
I_最小=$\frac{U}{{R}_{總}(cāng)}$=$\frac{24V}{90Ω}$≈0.27A＞0.25A，故第1組數(shù)據(jù)有拼湊嫌疑；分從第2次實(shí)驗(yàn)分別求出電阻的倒數(shù)大小為0.05Ω^-1、0.1Ω^-1、0.143Ω^-1、0.2Ω^-1，找到對(duì)應(yīng)的電流大小，在坐標(biāo)系中找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后連接起來(lái)，如下所示：

因電壓表不變時(shí)，電流隨電阻的倒數(shù)變化關(guān)系為一直線，即電流與電阻的倒數(shù)成正比，也就是在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻大小成反比；
⑤5Ω電阻接入電路時(shí)，電路中的電流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{4V}{8Ω}$=0.5A；
由串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律可知，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值：
R_滑′=$\frac{U-{U}_{1}}{I}$=$\frac{24V-4V}{0.5A}$=40Ω；
當(dāng)R_x接入電路時(shí)，電路中的電流：
I′=$\frac{{U}_{滑}′}{{R}_{滑}′}$=$\frac{24V-8V}{40Ω}$=0.4A；
由I=$\frac{U}{R}$可知：
R_x=$\frac{{U}_{X}}{I′}$=$\frac{8V}{0.4A}$=20Ω．
故答案為：①電流表；②d；③1.5A；④1；電路中的最小電流為0.27A；如上所示；在電壓不變時(shí)，通過(guò)的電流與電阻大小成反比；⑤20．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流跟電壓的關(guān)系，考查錯(cuò)誤電路的分析、電路的連接、電流表讀數(shù)、歐姆定律的運(yùn)用、作圖能力及數(shù)據(jù)分析及串聯(lián)電路的規(guī)律，綜合性強(qiáng)．