Question

6．（1）為了研究通過導體的電流與導體兩端的電壓的關系，小晨設計了如圖甲所示的電路．電路電壓恒為6V，R₁是定值電阻，R₂是滑動變阻器．

①閉合開關后，移動滑片P，發(fā)現兩電表示數始終如圖乙所示，原因是將滑動變阻器的CD（填字母）兩個接線柱接入了電路．
②改正錯誤后，小晨繼續(xù)實驗，將有關實驗數據標記在圖丙上，分析圖丙可知，他所選擇的滑動變阻器的規(guī)格是B（選填字母）．
A.10Ω 2A       B.25Ω  2AC.50Ω  0.5A
③分析圖丙可得到結論：陰影部分表示此時R的電功率．
（2）小華同學為了探究電流與電阻的關系，已知電源電壓恒為6V，滑動變阻器規(guī)格為“50Ω 1A”，可供選擇的定值電阻的阻值為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

①電路連接正確后（圖�。�，先用5Ω的定值電阻進行實驗，閉合開關后，移動滑動變阻器的滑片，此時電流表的示數如圖戊所示，則電路中的電流為0.4A；再將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，移動滑片直至電壓表示數為2V，并記錄電流表的示數．
②該同學還想多測幾組數據，但他不能選用的定值電阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）①移動滑片，電流表示數不變，說明滑動變阻器接入電路的阻值為零或為定值電阻；根據電壓表的示數確定滑動變阻器接入電路的接線柱；
②根據圖丙可知，當電路中電流最小時，滑動變阻器接入電路的阻值最大；根據串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律求出滑動變阻器的最大阻值；
③根據陰影部分可知，陰影面積等于電壓和電流的乘積，據此判斷陰影部分面積表示的含義．
（2）①確定電流表的量程和分度值，讀出電流表的示數；探究電流與電阻的關系，需保持不同定值電阻兩端的電壓不變，根據U=IR可計算出電阻兩端的電壓值；
②根據串聯(lián)電路電壓的特點和分壓原理求出定值電阻的最大阻值，從而確定答案．

解答 解：
（1）①移動滑片，電流表示數不變，說明滑動變阻器接入電路的阻值為零或為定值電阻；
由圖甲知，電壓表測R兩端電壓，電流表測電路中電流．根據圖乙可知，電壓表的量程0～15V，分度值為0.5V，示數為6V，等于電源電壓，因此滑動變阻器接入電路的阻值為零，即滑動變阻器的接線柱CD接入了電路；
②根據圖丙可知，電路中的最小電流為0.2A，定值電阻兩端電壓為1V；
由串聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律可知，此時滑動變阻器接入電路的最大阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{6V-1V}{0.2A}$=25Ω，故選B；
③根據圖丙可知，陰影部分面積等于電流與電壓的乘積，由P=UI可知，陰影部分表示此時R的電功率．
（2）①由圖丙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值0.02A，示數為0.4A，
由歐姆定律可知，電阻R兩端的電壓為：U=IR=0.4A×5Ω=2V，將5Ω的定值電阻換成10Ω定值電阻進行實驗，應保持電阻兩端的電壓為2V不變，所以應移動滑片直至電壓表示數為2V；
②由以上分析知，實驗中，應保持定值電阻兩端的電壓為2V不變，變阻器分得的電壓為U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由串聯(lián)電路的分壓原理知：$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，即：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{2V}{4V}$=$\frac{1}{2}$，
所以R=$\frac{1}{2}$R_滑，因變阻器的最大阻值為50Ω，則定值電阻允許接的最大電阻值為$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，所以不可以使用30Ω的電阻．
故答案為：（1）①CD；②B；③陰影部分表示此時R的電功率．
（2）①0.4；2；②30Ω．

點評 （1）本題考查滑動變阻器的正確使用、電壓表的讀數、歐姆定律和功率計算公式的應用，關鍵是能從圖中讀出有用信息．
（2）探究電流與電阻的關系，考查串聯(lián)電路特點和歐姆定律的應用、對器材的選擇、控制變量法的運用，并考查了額定功率的測量等知識，屬于中等難度的題目．