Question

4．利用如图所示的电路探究电流跟电压的关系，电源电压为6V不变．

（1）按图甲，在图乙中把接错的一根导线打上“×”，再画线把它改到正确的位置上．
（2）正确连接电路后，再闭合开关，移动滑片，发现电压表和电流表的示数均为0；继续移动滑片，当两电表指针刚好偏转且稳定时，基示数见序号3，继续实验，数据见序号4和序号5．

数据序号	1	2	3	4	5
电压/V	0	0	1	2	3
电流/A	0	0	0.1	0.2	0.3

①根据第5组数据，在图丙中用“↑”标出电流表指针所在的位置．
②由序号1、2两组数据可判断，该电流故障为R₁接触不良（选填“R₁接触不良”、“R₂断路”或“R₂短路”）．
③序号3、4、5三组数据表明：在导体的电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比．
④根据表中数据计算，滑动变阻器接入电路的最大阻值为50Ω，滑动变阻器消耗的功率变化了0.4W．

Answer 1

分析 （1）测电阻的实验中电压表应测定值电阻两端电压，即与定值电阻并联，电流表测定值电阻电流与其串联，由图可知，电压表与定值电阻串联，电流表与定值电阻并联了，只改一根导线，应将定值电阻右侧连接电流表的导线接到电压表的左侧接线柱上即可．
（2）①图丙中电流表接的是0.6A量程，分度值为0.02A，第5组数据中电流为0.3A，电流表指针应指在0.2A与0.4A正中间的位置；
②由序号1、2两组数据中电流表示数为0，可判断电路为断路，电压表也为0，说明不是和电压表并联的电阻断路，和电压表并联的电阻断路时电压表示数应该接近电源电压，所以是“R₁接触不良”；
③序号3、4、5三次实验都是在一个定值电阻下进行的，所以导体电阻没有变化，通过三组数据表明导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
④依据串联分压原理，定值电阻R₂电压最小时，滑阻分的电压最大，此时滑阻R₁阻值最大，也就是说第三组数据时滑阻R₁阻值最大．从电源电压6V里减去定值电阻R₂的电压，得到滑阻R₁电压，由于R₂与R₁串联，电流相等为0.1A，根据欧姆定律可计算滑阻阻值，利用公式P=I²R可计算滑阻电流在0.1A和0.3A时的功率，然后大功率减去小功率就是功率变化值．

解答 解：（1）测电阻的实验中电压表应测定值电阻两端电压，即与定值电阻并联，电流表测定值电阻电流与其串联，由图可知，电压表与定值电阻串联，电流表与定值电阻并联了，只改一根导线，应将定值电阻右侧连接电流表的导线接到电压表的左侧接线柱上即可；

（2）①图丙中电流表接的是0.6A量程，分度值为0.02A，第5组数据中电流为0.3A，电流表指针应指在0.2A与0.4A正中间的位置；

②由序号1、2两组数据中电流表示数为0，可判断电路为断路，电压表也为0，说明不是和电压表并联的电阻断路，和电压表并联的电阻断路时电压表示数应该接近电源电压，所以是“R₁接触不良”；
③序号3、4、5三次实验都是在一个定值电阻下进行的，所以导体电阻没有变化，通过三组数据表明导体中的电流跟导体两端的电压成正比；
④U₁=U-U₂=6V-1V=5V
R₁=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{5V}{0.1A}$=50Ω   
P₁=I²R₁=（0.1A）²×50Ω=0.5W
当第5次时，滑阻电压为：U′=6V-3V=3V
此时电流为：I=0.3A
P₁′=U′×I=3V×0.3A=0.9W
P₁′-P₁=0.9W-.5W=0.4W
故答案为：（1）见上图； （2）①见上图； ②R₁接触不良； ③电阻；⑤50；0.4．

点评 本题考查导体上电流与电压的关系，第一小题的实物图连接是一个常考题型，要求学生能熟练掌握滑阻、电表的正确连接方式，第二小题用到串联分压、电功率公式，这要求学生熟练掌握计算公式．