Question

10．小柯利用如圖甲所示的電路探究電流與電阻的關(guān)系，已知電源電壓為6V且保持不變，實(shí)驗(yàn)所用電阻R的阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω，滑動(dòng)變阻器的規(guī)格為“30Ω 2A”．

（1）請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，畫在虛線框內(nèi)．
（2）小柯將5歐的電阻接入電路，閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電壓表示數(shù)為2伏，讀出相應(yīng)的電流值記錄在表格中；然后更換電阻重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)．當(dāng)接入20歐的電阻時(shí)，發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表示數(shù)都無法達(dá)到2伏，其原因是原因是變阻器的最大電阻太�。�
（3）小柯用圖乙所示的電路測(cè)未知電阻R_X的阻值，圖中R₀為定值電阻，他先將導(dǎo)線a端接到電流表“-”接線柱上，電流表示數(shù)為I₁，然后將導(dǎo)線a端接到電流表“3”接線柱上，電流表示數(shù)為I₂，則R_X的阻值為$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．（用I₁、I₂、R₀表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要測(cè)量的物理量和歸納法的要求設(shè)計(jì)表格；
（2）探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，要控制電壓表示數(shù)不變，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和分壓原理，確定當(dāng)接入20Ω的電阻時(shí)變阻器連入電路中的電阻大小，與題中變阻器的規(guī)格比較分析原因；
（3）分析電路的連接，由歐姆定律求電源電壓；根據(jù)支路電流不變，由并聯(lián)電路電流的規(guī)律求出待測(cè)電阻的電流，由歐姆定律求待測(cè)電阻大�。�

解答 解：（1）探究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)記錄電阻和對(duì)應(yīng)的電流大小，為得出普遍性的規(guī)律，要多次測(cè)量，如下所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電阻/Ω	電流/A
1
2
3

（2）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變速器使電壓表示數(shù)為2伏，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓U_滑=6V-2V=4V，變阻器的電阻是定值電阻電壓的$\frac{4V}{2V}$倍，根據(jù)分壓原理，當(dāng)接入20歐的電阻時(shí)，變阻器連入電路中的電阻為定值電阻的2倍，即2×20Ω=40Ω＞30Ω，故發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表示數(shù)都無法達(dá)到2伏，其原因是變阻器的最大電阻太��；
（3）他先將導(dǎo)線a端接到電流表“-”接線柱上，電流表示數(shù)為I₁，此時(shí)電流表測(cè)量?jī)呻娮璨⒙?lián)的總電流；然后將導(dǎo)線a端接到電流表“3”接線柱上，電流表示數(shù)為I₂，此時(shí)電流表測(cè)通過R₀的電流，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，此時(shí)R₀的電壓即電源電壓：
U=I₂R₀；
因定值電阻的電壓始終為電源電壓，由歐姆定律，通過R₀的電流大小不變，根據(jù)并聯(lián)電路電流的規(guī)律，通過待測(cè)電阻的電流I_X=I₁-I₂，由歐姆定律，待測(cè)電阻：
R_X=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案為：（1）如上所示；（2）原因是變阻器的最大電阻太�。唬�3）$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題探究電流與電阻的關(guān)系，考查實(shí)驗(yàn)表格的設(shè)計(jì)、對(duì)器材的要求及并聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律的運(yùn)用．