题目内容

11．在“探究电流与电阻的关系”的实验中，小强选用了4Ω、8Ω、10Ω、20Ω四个定值电阻，电源电压恒为3V．
（1）请按图甲所示的电路图，将实物图乙连接完整．

（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，造成这一现象的原因可能是电阻R0开路．
（3）排除电路故障后，闭合开关，移动滑片，当选用4Ω的电阻时，电流表示数如图丙所示，记为0.5A；以后每更换一个阻值更大的电阻后，闭合开关，应将滑动变阻器的滑片向B（选填“A”或“B”）端移动，使电压表的示数2V，同时记下对应的电流值．
（4）根据实验数据，小强做出了如图丁所示的I-R图象，由于此图线为曲线，小强认为不便直观判断I与R的定量关系，于是对图象中的坐标进行了巧妙变换，从而直观判断出了I与R的关系．你认为小强的改进方法是：将I-R图象的横坐标R变为$\frac{1}{R}$（或R-1）．

分析 （1）滑动变阻器要按“一上一下”串联接入电路，电压表与电阻R0并联，根据电源电压选择电压表的量程即可；
（2）电流表没有示数，电压表示数始终接近电源电压，电路故障可能为电压表所测量的电阻开路；
（3）根据电流表选择的量程确定其分度值，结合指针位置进行读数即可；
探究电流与电阻的关系，应保持电压不变，根据串联分压规律即可确定滑动变阻器的滑片移动方向；
（4）根据I=$\frac{U}{R}$可知，电压保持不变时，电流与电阻成反比关系；但是只根据I-R图象，不便直观判断I与R的定量关系，
可将I=$\frac{U}{R}$=U•$\frac{1}{R}$进行变换即可看出：电压保持不变时，电流I与电阻的倒数$\frac{1}{R}$成正比，从而直观判断出了I与R的关系．

解答 解：（1）滑动变阻器要按“一上一下”串联接入电路，只需将滑动变阻器上面任一接线柱与电阻R0的右接线柱连接即可，
电压表要与电阻R0并联，由于电源电压恒为3V，故电压表选择的量程为0～3V，只需将滑动变阻器的“3”接线柱与电阻R0的右接线柱连接，如图所示：

（2）闭合开关接触时，发现电流表无示数，说明电路开路，移动滑动变阻器的滑片，电压表示数始终接近电源电压，
说明与电压表并联的部分电路开路，即电阻R0开路．
（3）由图丙可知，电流表选择的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，此时电流表示数为0.5A；
由欧姆定律得，则电阻R0两端的电压：U0=IR0=0.5A×4Ω=2V，即电压表示数保持2V不变；
根据串联分压规律可知，即：$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{{R}_{滑}}$，
由于电源电压恒为U=3V，电压表示数保持U0=2V，
每更换一个阻值更大的电阻，滑动变阻器接入电路的阻值也应增大，
故应将滑动变阻器的滑片向B端移动，使电压表的示数2V，同时记下对应的电流值．
（4）小强做出了如图丁所示的I-R图象，由于此图线为曲线，不便直观判断I与R的定量关系，
根据I=$\frac{U}{R}$=U•$\frac{1}{R}$可知，电压不变时，电流I与电阻的倒数$\frac{1}{R}$成正比，故将横坐标R变为$\frac{1}{R}$（或R-1），从而直观判断出了I与R的关系．
故答案为：（1）见上图；
（2）电阻R0开路；
（3）0.5；B；2V；
（4）将I-R图象的横坐标R变为$\frac{1}{R}$（或R-1）．

点评 此题主要考查的是学生对实物的电路连接、滑动变阻器的使用、电路故障分析、电流表读数和实验数据处理的理解和掌握，尤其是第（4）问将图象进行坐标变换（反比例与正比例的变换）有创新点，属于中考常见题型，有一定难度．

练习册系列答案
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