Question

7．某學(xué)習(xí)小組利用如圖甲所示的電路探究通過電阻R的電流跟它兩端電壓U的關(guān)系．已知電源電壓為3V且保持不變．滑動(dòng)變阻力器標(biāo)有“20Ω1A”字樣．
（1）小明實(shí)驗(yàn)中多次調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，改變電阻R兩端的電壓，記下電表的示數(shù)，得到如圖丙所示的U-I關(guān)系圖象．上述實(shí)驗(yàn)中剛閉合開關(guān)時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.6V，電流表的示數(shù)為0.12A．
（2）實(shí)驗(yàn)表明：在R一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（3）下表是小華等另外幾個(gè)同學(xué)另選實(shí)驗(yàn)器材，用如圖丁所示的電路，研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系，電流電壓不變．

實(shí)驗(yàn)次序	1	2	3	4	5
R/Ω	10	20	30	40	50
I/A	0.6	0.3	0.2		0.12

實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)小華將電阻箱R的阻值從10Ω調(diào)為20Ω時(shí)，此時(shí)電壓表示數(shù)會(huì)變大（填“變大”或者“變小”），為了保證電阻R兩端電壓不變，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該向右調(diào)節(jié)（填“向左”或者“向右”）．

（4）小華做第4次實(shí)驗(yàn)時(shí)，將電阻箱R的阻值從30Ω調(diào)為40Ω后，就直接記錄電流表示數(shù)，這個(gè)示數(shù)可能是B．
A.0.2A     B.0.18A      C.0.15A     D.0.14A．

Answer 1

分析 （1）由圖示圖象應(yīng)用歐姆定律求出電阻阻值，閉合開關(guān)前滑片置于最大阻值處，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出電流表與電壓表示數(shù)．
（2）分析圖示圖象，然后得出結(jié)論．
（3）研究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要保持電壓不變，先根據(jù)分壓原理確定電壓表示數(shù)的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律再確定滑片移動(dòng)的方向；
（4）小華將電阻箱R的阻值從30Ω調(diào)為40Ω后，就直接記錄電流表示數(shù)（沒有移動(dòng)滑片），根據(jù)電阻的串聯(lián)判斷電路中的電阻變化，根據(jù)歐姆定律確定電路中的電流變化；
由表中數(shù)據(jù)結(jié)合歐姆定律求出保持不變的電壓，
研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系要保持導(dǎo)體兩端的電壓不變，
在（3）的基礎(chǔ)上，分析當(dāng)換上40Ω的電阻時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作，求出對應(yīng)的電流；
再根據(jù)沒有移動(dòng)滑片就直接讀數(shù)了，判斷電路總電阻的變化，從而確定此時(shí)的電流的取值范圍，最終確定正確答案．

解答 解：（1）由圖丙可知，電流與電壓的關(guān)系為一直線，電阻為一定值，電阻阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω，閉合開關(guān)前滑片應(yīng)置于阻值最大處，根據(jù)電阻的串聯(lián)及歐姆定律，閉合開關(guān)時(shí)，電路電流：I=$\frac{U}{R{+R}_{滑大}}=\frac{3V}{5Ω+20Ω}$=0.12A，此時(shí)，電壓表的示數(shù)為U_R=IR=0.12A×5Ω=0.6V；
（2）由（1），電流與電壓的關(guān)系為一直線，圖象為正比例函數(shù)圖象，電流與電壓成正比，由此可知：在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；
（3）將電阻箱R的阻值從10Ω調(diào)為20Ω時(shí)，電阻阻值變大，此時(shí)電壓表示數(shù)會(huì)變大，為了保證電阻兩端電壓不變，應(yīng) 減小電阻兩端電壓，增大滑動(dòng)變阻器分壓，由圖示電路圖可知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該向右調(diào)節(jié)．
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)電阻為30Ω時(shí)，通過的電流為0.2A；換上40Ω電阻時(shí)，若不移動(dòng)變阻器滑片，由電阻的串聯(lián)，則電路中的總電阻變大，根據(jù)歐姆定律，電流變小，此時(shí)的電流I_{不移動(dòng)}＜0.2A••①；
因研究通過導(dǎo)體的電流與電阻的關(guān)系要保持導(dǎo)體兩端的電壓不變，
由表中數(shù)據(jù)，電阻箱兩端的電壓U_電阻箱=I₃R₃=0.2A×30Ω=6V，
當(dāng)電阻箱R的阻值為40Ω時(shí)，電路中的電流應(yīng)該為：I′=$\frac{{U}_{電阻箱}}{{R}_{4}}=\frac{6V}{40Ω}$=0.15A，
小華將電阻箱R的阻值從30Ω調(diào)為40Ω后，要保持電阻箱兩端電壓不變，
由（3）分析，應(yīng)向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，使滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大；
因此，當(dāng)未向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器時(shí)，電路的總電阻較正確的操作要小，
由歐姆定律，此時(shí)電路中的電流I_{不移動(dòng)}＞0.15A…②，
由①②得：換上40Ω的電阻不移動(dòng)滑片馬上讀數(shù)的電流應(yīng)大于0.15A而小于0.2A，故選B．
故答案為：（1）0.6V；0.12A；（2）在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（3）變大；電阻R兩端電壓不變；右；（4）B；

點(diǎn)評 探究通過電阻R的電流跟它兩端電壓U、電阻的關(guān)系，考查從圖中獲取有效信息的能力、控制變量法的運(yùn)用及串聯(lián)電路的規(guī)律和歐姆定律的靈活運(yùn)用，挖掘隱含的已知條件是解題的關(guān)系．最后一問是本題的難點(diǎn)，要求靈活運(yùn)用相關(guān)知識(shí)及較強(qiáng)的推理的能力．