Question

6．（1）为了研究通过导体的电流与导体两端的电压的关系，小晨设计了如图甲所示的电路．电路电压恒为6V，R₁是定值电阻，R₂是滑动变阻器．

①闭合开关后，移动滑片P，发现两电表示数始终如图乙所示，原因是将滑动变阻器的CD（填字母）两个接线柱接入了电路．
②改正错误后，小晨继续实验，将有关实验数据标记在图丙上，分析图丙可知，他所选择的滑动变阻器的规格是B（选填字母）．
A.10Ω 2A       B.25Ω  2AC.50Ω  0.5A
③分析图丙可得到结论：阴影部分表示此时R的电功率．
（2）小华同学为了探究电流与电阻的关系，已知电源电压恒为6V，滑动变阻器规格为“50Ω 1A”，可供选择的定值电阻的阻值为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω和30Ω．

①电路连接正确后（图丁），先用5Ω的定值电阻进行实验，闭合开关后，移动滑动变阻器的滑片，此时电流表的示数如图戊所示，则电路中的电流为0.4A；再将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，移动滑片直至电压表示数为2V，并记录电流表的示数．
②该同学还想多测几组数据，但他不能选用的定值电阻是30Ω．

Answer 1

分析 （1）①移动滑片，电流表示数不变，说明滑动变阻器接入电路的阻值为零或为定值电阻；根据电压表的示数确定滑动变阻器接入电路的接线柱；
②根据图丙可知，当电路中电流最小时，滑动变阻器接入电路的阻值最大；根据串联电路电压规律和欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值；
③根据阴影部分可知，阴影面积等于电压和电流的乘积，据此判断阴影部分面积表示的含义．
（2）①确定电流表的量程和分度值，读出电流表的示数；探究电流与电阻的关系，需保持不同定值电阻两端的电压不变，根据U=IR可计算出电阻两端的电压值；
②根据串联电路电压的特点和分压原理求出定值电阻的最大阻值，从而确定答案．

解答 解：
（1）①移动滑片，电流表示数不变，说明滑动变阻器接入电路的阻值为零或为定值电阻；
由图甲知，电压表测R两端电压，电流表测电路中电流．根据图乙可知，电压表的量程0～15V，分度值为0.5V，示数为6V，等于电源电压，因此滑动变阻器接入电路的阻值为零，即滑动变阻器的接线柱CD接入了电路；
②根据图丙可知，电路中的最小电流为0.2A，定值电阻两端电压为1V；
由串联电路电压规律和欧姆定律可知，此时滑动变阻器接入电路的最大阻值：
R=$\frac{{U}_{滑}}{{I}_{最小}}$=$\frac{6V-1V}{0.2A}$=25Ω，故选B；
③根据图丙可知，阴影部分面积等于电流与电压的乘积，由P=UI可知，阴影部分表示此时R的电功率．
（2）①由图丙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值0.02A，示数为0.4A，
由欧姆定律可知，电阻R两端的电压为：U=IR=0.4A×5Ω=2V，将5Ω的定值电阻换成10Ω定值电阻进行实验，应保持电阻两端的电压为2V不变，所以应移动滑片直至电压表示数为2V；
②由以上分析知，实验中，应保持定值电阻两端的电压为2V不变，变阻器分得的电压为U_滑=U-U_R=6V-2V=4V，
由串联电路的分压原理知：$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$=$\frac{R}{{R}_{滑}}$，即：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{2V}{4V}$=$\frac{1}{2}$，
所以R=$\frac{1}{2}$R_滑，因变阻器的最大阻值为50Ω，则定值电阻允许接的最大电阻值为$\frac{1}{2}$×50Ω=25Ω，所以不可以使用30Ω的电阻．
故答案为：（1）①CD；②B；③阴影部分表示此时R的电功率．
（2）①0.4；2；②30Ω．

点评 （1）本题考查滑动变阻器的正确使用、电压表的读数、欧姆定律和功率计算公式的应用，关键是能从图中读出有用信息．
（2）探究电流与电阻的关系，考查串联电路特点和欧姆定律的应用、对器材的选择、控制变量法的运用，并考查了额定功率的测量等知识，属于中等难度的题目．