Question

15．小明用图甲所示的电路探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”，实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R'的阻值后，通过调节滑动变阻器始终保持R'两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R'的关系图线，如图乙．电源电压恒为6V．

（1）记录第一组数据时，电阻箱R'的阻值为4Ω，此时电流表示数为0.5A
（2）小明在实验过程中．控制电阻箱R'两端的电压为2V
（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱R'消耗的功率是0.8W．滑动变阻器接入电路中的电阻10Ω
（4）实验中所用滑动变阻器的最大阻值为50Ω，那么电阻箱最多可以调节到25Ω．如果不改变实验器材，又希望实验时电阻箱有更大的调节范围，可以采取的措施是增大电阻箱两端的电压．

Answer 1

分析 （1）由图象横轴找出电阻为4Ω的点，过该点作横轴的垂线与图象交与一点，该点的纵轴数据就是电流值．
（2）在图线上任取一组电流和电阻的数值，根据公式U=IR可求出电阻箱R′两端的电压．
（3）由于R′两端的电压不变，电流表的示数为0.4A，由P=UI即可求出求R′消耗的功率；由串联电路的电压特点和欧姆定律可求出滑动变阻器的阻值．
（4）根据滑动变阻器的阻值和两端的电压，求出电流，根据欧姆定律求出电阻箱的电阻；根据电阻箱两端的电压分析．

解答 解：（1）由图线可知，当电阻箱R'的阻值为4Ω时，通过R'的电流为0.5A；
（2）由图知当电阻箱阻值R′=4Ω时，电流值I₁=0.5A，则电阻箱R'两端的电压U_R′=I₁ R′=0.5A×4Ω=2V．
则由I=$\frac{U}{R}$得电阻箱R'两端的电压U_R′=I₁ R′=0.5A×4Ω=2V．
（3）由于R′两端的电压为2V不变，当电流表的示数为0.4A时，电阻箱R'消耗的功率为P=UI'=2V×0.4A=0.8W；
根据串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和可知：
U_滑=U-U'=6V-2V=4V；
由I=$\frac{U}{R}$得此时电路中的总电阻R_总=$\frac{U}{{I}_{2}}$=$\frac{4V}{0.4A}$=10Ω；
（4）实验中所用滑动变阻器的最大阻值为50Ω，当滑动变阻器阻值调至最大时，电阻箱的阻值最大，此时电路中的电流为：I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{4V}{50Ω}$=0.08A，
则电阻箱的电阻为：R=$\frac{{U}_{R}}{I}$=$\frac{2V}{0.08A}$=25Ω；
在串联电路中，两个电阻两端的电压之比等于电阻之比；要想增大电阻箱的调节范围，可以通过增大电阻箱两端的电压来实现．
故答案为：（1）0.5；（2）2；（3）0.8；10；（4）25；增大电阻箱两端的电压．

点评 解本题关键是，由图象求出电流与对应的电阻值．用图象描述各物理量间的关系，是物理学上常用的方法，应学会作图、识图，掌握识图的方法．