Question

7．某学习小组利用如图甲所示的电路探究通过电阻R的电流跟它两端电压U的关系．已知电源电压为3V且保持不变．滑动变阻力器标有“20Ω1A”字样．
（1）小明实验中多次调节滑动变阻器的滑片，改变电阻R两端的电压，记下电表的示数，得到如图丙所示的U-I关系图象．上述实验中刚闭合开关时，电压表的示数为0.6V，电流表的示数为0.12A．
（2）实验表明：在R一定时，电流与电压成正比．
（3）下表是小华等另外几个同学另选实验器材，用如图丁所示的电路，研究通过导体的电流与电阻的关系，电流电压不变．

实验次序	1	2	3	4	5
R/Ω	10	20	30	40	50
I/A	0.6	0.3	0.2		0.12

实验过程中，当小华将电阻箱R的阻值从10Ω调为20Ω时，此时电压表示数会变大（填“变大”或者“变小”），为了保证电阻R两端电压不变，此时滑动变阻器的滑片应该向右调节（填“向左”或者“向右”）．

（4）小华做第4次实验时，将电阻箱R的阻值从30Ω调为40Ω后，就直接记录电流表示数，这个示数可能是B．
A.0.2A     B.0.18A      C.0.15A     D.0.14A．

Answer 1

分析 （1）由图示图象应用欧姆定律求出电阻阻值，闭合开关前滑片置于最大阻值处，应用串联电路特点与欧姆定律求出电流表与电压表示数．
（2）分析图示图象，然后得出结论．
（3）研究电流与电阻的关系时，要保持电压不变，先根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律再确定滑片移动的方向；
（4）小华将电阻箱R的阻值从30Ω调为40Ω后，就直接记录电流表示数（没有移动滑片），根据电阻的串联判断电路中的电阻变化，根据欧姆定律确定电路中的电流变化；
由表中数据结合欧姆定律求出保持不变的电压，
研究通过导体的电流与电阻的关系要保持导体两端的电压不变，
在（3）的基础上，分析当换上40Ω的电阻时应进行的操作，求出对应的电流；
再根据没有移动滑片就直接读数了，判断电路总电阻的变化，从而确定此时的电流的取值范围，最终确定正确答案．

解答 解：（1）由图丙可知，电流与电压的关系为一直线，电阻为一定值，电阻阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω，闭合开关前滑片应置于阻值最大处，根据电阻的串联及欧姆定律，闭合开关时，电路电流：I=$\frac{U}{R{+R}_{滑大}}=\frac{3V}{5Ω+20Ω}$=0.12A，此时，电压表的示数为U_R=IR=0.12A×5Ω=0.6V；
（2）由（1），电流与电压的关系为一直线，图象为正比例函数图象，电流与电压成正比，由此可知：在电阻一定时，电流与电压成正比；
（3）将电阻箱R的阻值从10Ω调为20Ω时，电阻阻值变大，此时电压表示数会变大，为了保证电阻两端电压不变，应 减小电阻两端电压，增大滑动变阻器分压，由图示电路图可知，此时滑动变阻器的滑片应该向右调节．
（4）由表中数据可知，当电阻为30Ω时，通过的电流为0.2A；换上40Ω电阻时，若不移动变阻器滑片，由电阻的串联，则电路中的总电阻变大，根据欧姆定律，电流变小，此时的电流I_不移动＜0.2A••①；
因研究通过导体的电流与电阻的关系要保持导体两端的电压不变，
由表中数据，电阻箱两端的电压U_电阻箱=I₃R₃=0.2A×30Ω=6V，
当电阻箱R的阻值为40Ω时，电路中的电流应该为：I′=$\frac{{U}_{电阻箱}}{{R}_{4}}=\frac{6V}{40Ω}$=0.15A，
小华将电阻箱R的阻值从30Ω调为40Ω后，要保持电阻箱两端电压不变，
由（3）分析，应向右移动滑动变阻器滑片，使滑动变阻器接入电路的阻值变大；
因此，当未向右移动滑动变阻器时，电路的总电阻较正确的操作要小，
由欧姆定律，此时电路中的电流I_不移动＞0.15A…②，
由①②得：换上40Ω的电阻不移动滑片马上读数的电流应大于0.15A而小于0.2A，故选B．
故答案为：（1）0.6V；0.12A；（2）在电阻一定时，电流与电压成正比；（3）变大；电阻R两端电压不变；右；（4）B；

点评 探究通过电阻R的电流跟它两端电压U、电阻的关系，考查从图中获取有效信息的能力、控制变量法的运用及串联电路的规律和欧姆定律的灵活运用，挖掘隐含的已知条件是解题的关系．最后一问是本题的难点，要求灵活运用相关知识及较强的推理的能力．