Question

19．探究“電流與電阻關(guān)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(guān)及導(dǎo)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(dǎo)線，即可使連線正確．請在接錯的導(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)，在移動變阻器滑片P時，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）排除故障后實驗時，改變R₀的阻值，測出對應(yīng)的電流I．當(dāng)R₀的阻值變大時，為完成探究，應(yīng)將滑片P向左（左/右）端移動．
（4）將R₀阻值換為50Ω，電流表示數(shù)如圖乙，請在圖丙I-$\frac{1}{{R}_{0}}$坐標(biāo)中補描該點并作出I-$\frac{1}{{R}_{0}}$關(guān)系圖象．
（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40Ω變換為錯誤數(shù)據(jù)點對應(yīng)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）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(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與滑動變阻器R串聯(lián)，電流表測電路中的電流，電壓表測電阻箱R₀兩端的電壓；
A、如果滑動變阻器R短路，整個電路仍然是通路，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，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)移動滑片，增大滑動變阻器接入電路的阻值，增大滑動變阻器的分壓，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．
（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)系中補描對應(yīng)的坐標(biāo)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(biāo)點是（0.04，0.20），
則$\frac{1}{{R}_{0}}$=0.04Ω^-1，解得：R₀=25Ω，此時電路中的電流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=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{4V}{0.20A}$=20Ω，
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$\frac{6V}{{R}_{0}}$=$\frac{3V}{20Ω}$，
解得：R₀=40Ω，故小明是將R₀的阻值由40Ω變換為錯誤數(shù)據(jù)點對應(yīng)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）B；（3）左；（4）見上圖；（5）40．

點評 本題考查了連接實物電路、電路故障分析、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(guān)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(guān)系．