Question

16．探究“電流與電阻關系”的實驗中，提供的器材有：電源（電壓9V）、電流表、電壓表、滑動變阻器R、電阻箱R₀、開關及導線若干．
（1）小明連接的圖甲電路中存在連線錯誤，只需改動一根導線，即可使連線正確．請在接錯的導線上打“×”，并用筆畫線代替導線畫出正確的接法．

（2）本實驗中，滑動變阻器的作用是①保護電路，②控制電阻的電壓不變．
（3）實驗時，改變R₀的阻值，測出對應的電流I．當R₀的阻值變小時，為完成探究，應將滑片P向B（選填“A”或“B”）端移動．
（4）將R₀阻值調(diào)為50Ω，電流表示數(shù)如圖乙，請在圖丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標中補描該點，結合圖中的已知點，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$關系圖線．
（5）連線時發(fā)現(xiàn)有一個錯誤數(shù)據(jù)點，反思產(chǎn)生原因，小明回憶是某次將R₀的阻值由20Ω變換為錯誤數(shù)據(jù)點對應阻值時，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、電流表和滑動變阻器的接法，注意電壓表要并聯(lián)在電路中；
（2）研究電流與電阻的關系時，要控制電壓表示數(shù)變，據(jù)此分析回答；
（3）要探究電流與電阻的關系，需要改變接入電路的電阻箱R₀的阻值，同時保持其兩端電壓一定；
電阻箱R₀的阻值變化，兩端電壓相應變化，要保持電阻箱R₀兩端電壓不變，就要調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，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-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標中補描該點，然后用平滑的曲線把各點連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象；
（5）根據(jù)圖象找出錯誤數(shù)據(jù)點和與其相鄰的數(shù)據(jù)點，分別算出它們對應的電阻值，結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，應將電壓表與電阻箱R₀并聯(lián)．

（2）研究電流與電阻的關系時，要控制電壓表示數(shù)變，這是滑動變阻器的另一個作用；
（3）當R₀的阻值變小時，電阻箱R₀分壓變小，電壓表示數(shù)變小，為保持電阻箱R₀兩端電壓不變，應移動滑片，減小滑動變阻器接入電路的阻值，減小滑動變阻器的分壓，從而增大電阻箱R₀兩端電壓，保持電壓不變，所以滑片P應向B端移動．
（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，在坐標系中補描對應的坐標點（0.02，0.12），然后用平滑的
曲線把各點連接起來，作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$圖象如圖所示：

（5）由圖象可知，錯誤的坐標點是（0.08，0.40），
則$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.08Ω^-1，解得：R₀=12.5Ω，此時電路中的電流I=0.40A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，電阻箱R₀兩端的電壓：
U₀=IR₀=0.40A×12.5Ω=5V，
則滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U₀=9V-5V=4V，
此時滑動變阻器接入電路中的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}=\frac{4V}{0.40A}$=10Ω，
由圖象可知，變換錯誤數(shù)據(jù)點之前，電壓表示數(shù)大約保持6V不變，
此時滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑′=U-U_V=9V-6V=3V，
因為串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以$\frac{{U}_{V}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U′}_{滑}}{{R}_{滑}}$，即$\frac{6V}{{R}_{0}}=\frac{3V}{10Ω}$，
解得：R₀=20Ω，故小明是將R₀的阻值由20Ω變換為錯誤數(shù)據(jù)點對應阻值時，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）控制電阻的電壓不變；（3）B；（4）見上圖；（5）20．

點評 本題考查了連接實物電路、滑動變阻器作用、滑動變阻器調(diào)節(jié)等問題，是常考問題，一定要掌握；本題難點是探究電流跟電阻關系的實驗中，為了保持電阻箱兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)電路的特點和歐姆定律得出電阻箱R₀與滑動變阻器連入電路的電阻阻值關系．