Question

19．探究“電流與電阻關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：電源（電壓9V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器R、電阻箱R₀、開關(guān)及導(dǎo)線若干．
（1）小明連接的圖甲電路中存在連線錯(cuò)誤，只需改動(dòng)一根導(dǎo)線，即可使連線正確．請(qǐng)?jiān)诮渝e(cuò)的導(dǎo)線上打“×”，并用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法．

（2）正確連接電路后閉合開關(guān)，在移動(dòng)變阻器滑片P時(shí)，兩電表示數(shù)突然都變?yōu)榱悖瑒t電路故障可能為B．
A．R短路    B．滑片P接觸不良    C．R₀短路    D．R₀斷路
（3）排除故障后實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變R₀的阻值，測(cè)出對(duì)應(yīng)的電流I．當(dāng)R₀的阻值變大時(shí)，為完成探究，應(yīng)將滑片P向左（左/右）端移動(dòng)．
（4）將R₀阻值換為50Ω，電流表示數(shù)如圖乙，請(qǐng)?jiān)趫D丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標(biāo)中補(bǔ)描該點(diǎn)并作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$關(guān)系圖象．
（5）連線時(shí)發(fā)現(xiàn)有一個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)，反思產(chǎn)生原因，小明回憶是某次將R₀的阻值由40Ω變換為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)阻值時(shí)，未調(diào)節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．

Answer 1

分析 （1）要掌握電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器的接法，注意電壓表要并聯(lián)在電路中；
（2）常見電路故障有斷路與短路，分析清楚電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)電流表和電壓表的示數(shù)判斷電路中出現(xiàn)斷路或短路；
（3）要探究電流與電阻的關(guān)系，需要改變接入電路的電阻箱R₀的阻值，同時(shí)保持其兩端電壓一定；
電阻箱R₀的阻值變化，兩端電壓相應(yīng)變化，要保持電阻箱R₀兩端電壓不變，就要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，調(diào)整接入電路的阻值大小；
（4）知道R₀阻值算出$\frac{1}{{R}_{0}}$，如圖乙讀出電流表的示數(shù)，在圖丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標(biāo)中補(bǔ)描該點(diǎn)，然后用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象；
（5）根據(jù)圖象找出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)和與其相鄰的數(shù)據(jù)點(diǎn)，分別算出它們對(duì)應(yīng)的電阻值，結(jié)合歐姆定律判斷即可．

解答 解：（1）由圖知，電壓表串聯(lián)在了電路中，且電阻箱R₀未正常接入電路．電路如圖，應(yīng)將電壓表與電阻箱R₀并聯(lián)．

（2）由圖可知，電阻箱R₀與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，電壓表測(cè)電阻箱R₀兩端的電壓；
A、如果滑動(dòng)變阻器R短路，整個(gè)電路仍然是通路，電流表、電壓表示數(shù)都不為零，故A不符合題意；
B、如果滑片P接觸不良，整個(gè)電路斷路，電流表、電壓表示數(shù)都為零，故B符合題意；
C、如果電阻箱R₀短路，電壓表示數(shù)為零，電流表示數(shù)不為零，故C不符合題意；
D、如果電阻箱R₀斷路，電流表示數(shù)為零；電壓表測(cè)量電源電壓，示數(shù)不為零，故D不符合題意．
故選：B．
（3）當(dāng)R₀的阻值變大時(shí)，電阻箱R₀分壓變大，電壓表示數(shù)變大，為保持電阻箱R₀兩端電壓不變，應(yīng)移動(dòng)滑片，增大滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，增大滑動(dòng)變阻器的分壓，從而減小電阻箱R₀兩端電壓，保持電壓不變，所以滑片P應(yīng)向A端移動(dòng)．
（4）由圖乙可知，電流表的示數(shù)I=0.12A．
電阻箱的阻值R₀=50Ω，則$\frac{1}{{R}_{0}}$=$\frac{1}{50Ω}$=0.02Ω^-1，在坐標(biāo)系中補(bǔ)描對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)（0.02，0.12），然后用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象如圖所示：

（5）由圖象可知，錯(cuò)誤的坐標(biāo)點(diǎn)是（0.04，0.20），
則$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.04Ω^-1，解得：R₀=25Ω，此時(shí)電路中的電流I=0.20A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電阻箱R₀兩端的電壓U₀=IR₀=0.20A×25Ω=5V，
則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑=U-U₀=9V-5V=4V，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
由圖象可知，變換錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)之前，電壓表示數(shù)大約保持6V不變，
此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓U_滑′=U-U_V=9V-6V=3V，
因?yàn)榇��?lián)電路中各處的電流相等，
所以$\frac{{U}_{V}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{6V}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{20Ω}$，
解得：R₀=40Ω，故小明是將R₀的阻值由40Ω變換為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)阻值時(shí)，未調(diào)節(jié)滑片P就讀取電流而造成的．
故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）左；（4）見上圖；（5）40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物電路、電路故障分析、滑動(dòng)變阻器作用、滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)等問題，是常考問題，一定要掌握；本題難點(diǎn)是探究電流跟電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，為了保持電阻箱兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律得出電阻箱R₀與滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻阻值關(guān)系．