Question

小明用圖甲所示的電路，研究通過導體的電流與導體電阻的關系．電源電壓恒為6V．實驗過程中，他做了六次實驗，每次改變電阻箱R₁的阻值后．通過調節滑動變阻器始終保持R₁兩端的電壓不變，記下相應的電流值．根據記錄的六組數據，他在方格紙上描出了電流I與電阻箱阻值R₁的關系圖線，如圖乙．
（1）記錄第一組數據時，電阻箱R₁的阻值為4Ω，此時電流表示數是多少？
（2）小明在實驗過程中．控制電阻箱R₁兩端的電壓是多大？
（3）記錄第二組數據時，小明記下電流表的示數為0.4A，此時電阻箱消耗的功率是多少？滑動變阻器接入電路中的電阻是多大？

Answer 1

解：（1）由圖象可知，當R₁′=4Ω時，I₁=0.5A，即電流表的示數為0.5A；
答：記錄第一組數據時，電阻箱R₁的阻值為4Ω，此時電流表示數是0.5A．
（2）在圖線上任取一組電流和電阻的數值，比如R₁′=4Ω時，I₁=0.5A，根據公式計算出電阻箱R₁兩端的電壓為U=R₁′I₁=4Ω×0.5A=2V；
答：小明在實驗過程中控制電阻箱R₁兩端的電壓是2V．
（3）當電流表示數為0.4A時，從圖象可知R₁=5Ω，
∴電阻箱R₁消耗的功率 P=I²R₁=（0.4A）²×5Ω=0.8W
電源電壓恒為6V，電路總電阻R===15Ω
∴滑動變阻器接入電路的阻值R₂=R-R₁=15Ω-5Ω=10Ω
答：小明記下電流表的示數為0.4A，此時電阻箱消耗的功率是0.8W，滑動變阻器接入電路中的電阻是10Ω．
分析：圖象中，橫坐標表示電阻，縱坐標表示電流，研究的是電流與電阻的關系．
（1）根據R₁的阻值為4Ω，找到縱坐標對應的電流值，注意每一小格代表的電流大小；
（2）根據圖象中任何一個電阻值，找到對應的電流值，由歐姆定律的變形公式U=IR計算出電壓；
（3）小明記下電流表的示數為0.4A，找到對應的電阻值，據P=I²R計算出電功率，依據總電壓和電流算出總電阻，總電阻減去R₁的阻值，就得到滑動變阻器的接入電路的阻值．
點評：圖象信息題，抓住圖象橫縱坐標表示的物理量，結合物理量之間的關系進行分析，重點考查學生分析能力和知識綜合運用能力．