Question

15．小明用圖甲所示的電路探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”，實(shí)驗(yàn)過程中，他做了六次實(shí)驗(yàn)，每次改變電阻箱R'的阻值后，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器始終保持R'兩端的電壓不變，記下相應(yīng)的電流值．根據(jù)記錄的六組數(shù)據(jù)，他在方格紙上描出了電流I與電阻箱阻值R'的關(guān)系圖線，如圖乙．電源電壓恒為6V．

（1）記錄第一組數(shù)據(jù)時，電阻箱R'的阻值為4Ω，此時電流表示數(shù)為0.5A
（2）小明在實(shí)驗(yàn)過程中．控制電阻箱R'兩端的電壓為2V
（3）記錄第二組數(shù)據(jù)時，小明記下電流表的示數(shù)為0.4A，此時電阻箱R'消耗的功率是0.8W．滑動變阻器接入電路中的電阻10Ω
（4）實(shí)驗(yàn)中所用滑動變阻器的最大阻值為50Ω，那么電阻箱最多可以調(diào)節(jié)到25Ω．如果不改變實(shí)驗(yàn)器材，又希望實(shí)驗(yàn)時電阻箱有更大的調(diào)節(jié)范圍，可以采取的措施是增大電阻箱兩端的電壓．

Answer 1

分析 （1）由圖象橫軸找出電阻為4Ω的點(diǎn)，過該點(diǎn)作橫軸的垂線與圖象交與一點(diǎn)，該點(diǎn)的縱軸數(shù)據(jù)就是電流值．
（2）在圖線上任取一組電流和電阻的數(shù)值，根據(jù)公式U=IR可求出電阻箱R′兩端的電壓．
（3）由于R′兩端的電壓不變，電流表的示數(shù)為0.4A，由P=UI即可求出求R′消耗的功率；由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律可求出滑動變阻器的阻值．
（4）根據(jù)滑動變阻器的阻值和兩端的電壓，求出電流，根據(jù)歐姆定律求出電阻箱的電阻；根據(jù)電阻箱兩端的電壓分析．

解答 解：（1）由圖線可知，當(dāng)電阻箱R'的阻值為4Ω時，通過R'的電流為0.5A；
（2）由圖知當(dāng)電阻箱阻值R′=4Ω時，電流值I₁=0.5A，則電阻箱R'兩端的電壓U_R′=I₁ R′=0.5A×4Ω=2V．
則由I=$\frac{U}{R}$得電阻箱R'兩端的電壓U_R′=I₁ R′=0.5A×4Ω=2V．
（3）由于R′兩端的電壓為2V不變，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時，電阻箱R'消耗的功率為P=UI'=2V×0.4A=0.8W；
根據(jù)串聯(lián)電路的總電壓等于各分電阻兩端的電壓之和可知：
U_滑=U-U'=6V-2V=4V；
由I=$\frac{U}{R}$得此時電路中的總電阻R_總=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（4）實(shí)驗(yàn)中所用滑動變阻器的最大阻值為50Ω，當(dāng)滑動變阻器阻值調(diào)至最大時，電阻箱的阻值最大，此時電路中的電流為：I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4V}{50Ω}$=0.08A，
則電阻箱的電阻為：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.08A}$=25Ω；
在串聯(lián)電路中，兩個電阻兩端的電壓之比等于電阻之比；要想增大電阻箱的調(diào)節(jié)范圍，可以通過增大電阻箱兩端的電壓來實(shí)現(xiàn)．
故答案為：（1）0.5；（2）2；（3）0.8；10；（4）25；增大電阻箱兩端的電壓．

點(diǎn)評 解本題關(guān)鍵是，由圖象求出電流與對應(yīng)的電阻值．用圖象描述各物理量間的關(guān)系，是物理學(xué)上常用的方法，應(yīng)學(xué)會作圖、識圖，掌握識圖的方法．