Question

7．为了探究电流跟电压的关系，小红同学连接了如图所示的电路（电路元件完好，接线柱接线牢固）．电源电压24V保持不变，滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”．

①在未检查电路连接是否正确的情况下，闭合开关，调节滑动变阻器滑片，电表的示数将发生变化的是电流表（选填“电压表”或“电流表”）．
②检查电路，发现有一处连接错误，请指出连接错误的导线是d（选“a”“b”“c”或“d”）．
③纠正错误后，闭合开关，调节滑片位置，改变定值电阻两端的电压，得到电表示数如图乙，则电表的示数为1.5A．
④如果仍用图甲纠正错误后的电路研究电流与电阻的关系，实验中换用不同阻值的定值电阻后，每次应调节滑动变阻器的滑片，保持电压表示数不变，实验记录数据如下表所示．

实验序号	1	2	3	4	5
电阻/Ω	40	20	10	7	5
电流/A	0.25	0.5	1.0	1.5	2.0

老师指出其中一组数据有拼凑嫌疑，你认为是第1组（填写实验序号），理由是电路中的最小电流为0.27A；请根据表中数据在图丙的坐标纸上描点作出图象，由图象可得出的实验结论是在电压不变时，通过的电流与电阻大小成反比．（实验器材使用正确，量程选用合理）
⑤小红同学学习了电阻的测量后，用一根导线代替电流表接入电路进行测量未知电阻Rx的实验，R先选用8Ω电阻接入电路，移动滑动变阻器的滑片使电压示数为4V，然后保持滑动变阻器的滑片不动，用R_x代替8Ω电阻接入电路，此时电压表示数为8V，则R_x的阻值为20Ω．

Answer 1

分析 ①分析原电路的连接，由欧姆定律，确定示数将发生变化的电表；
②电压表应与R并联确定连接错误的导线；
③根据图乙中电流表选用的量程读数；
④根据滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”，当40Ω的电阻接入电路中时，电路的最大电阻，根据电阻的串联求出电路的最大电阻，
由欧姆定律求出此时电路中的最小电流，确定有拼凑嫌疑的数据；
从第2次实验分别求出电阻的倒数大小，找到对应的电流大小，由描点法作图；根据图象分析得出结论；
⑤先根据欧姆定律求出5Ω电阻接入电路时的电流，然后根据串联电路电压规律和欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的阻值；再根据欧姆定律求出R_x接入电路时的电流，最后根据欧姆定律的应用求出R_x的阻值．

解答 解：①原电路中，电压表测电源电压，示数不变，调节滑动变阻器滑片，电路的电阻发生变化，由欧姆定律，电流表的示数将发生变化；
②电压表应与R并联，故连接错误的导线是 d；
③图乙中电流表选用大量程，分度值为0.1A，示数为1.5A；
④滑动变阻器的规格是“50Ω 2A”表示变阻器的最大电阻为50Ω，当40Ω的电阻接入电路中时，电路的最大电阻：
R_总=50Ω+40Ω=90Ω，此时电路中的最小电流：
I_最小=$\frac{U}{{R}_{总}}$=$\frac{24V}{90Ω}$≈0.27A＞0.25A，故第1组数据有拼凑嫌疑；分从第2次实验分别求出电阻的倒数大小为0.05Ω^-1、0.1Ω^-1、0.143Ω^-1、0.2Ω^-1，找到对应的电流大小，在坐标系中找到对应的点，然后连接起来，如下所示：

因电压表不变时，电流随电阻的倒数变化关系为一直线，即电流与电阻的倒数成正比，也就是在电压不变时，通过的电流与电阻大小成反比；
⑤5Ω电阻接入电路时，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{4V}{8Ω}$=0.5A；
由串联电路电压规律和欧姆定律可知，滑动变阻器接入电路的阻值：
R_滑′=$\frac{U-{U}_{1}}{I}$=$\frac{24V-4V}{0.5A}$=40Ω；
当R_x接入电路时，电路中的电流：
I′=$\frac{{U}_{滑}′}{{R}_{滑}′}$=$\frac{24V-8V}{40Ω}$=0.4A；
由I=$\frac{U}{R}$可知：
R_x=$\frac{{U}_{X}}{I′}$=$\frac{8V}{0.4A}$=20Ω．
故答案为：①电流表；②d；③1.5A；④1；电路中的最小电流为0.27A；如上所示；在电压不变时，通过的电流与电阻大小成反比；⑤20．

点评 本题探究电流跟电压的关系，考查错误电路的分析、电路的连接、电流表读数、欧姆定律的运用、作图能力及数据分析及串联电路的规律，综合性强．