Question

小明用图甲所示的电路，研究通过导体的电流与导体电阻的关系．电源电压恒为6V．实验过程中，他做了六次实验，每次改变电阻箱R₁的阻值后．通过调节滑动变阻器始终保持R₁两端的电压不变，记下相应的电流值．根据记录的六组数据，他在方格纸上描出了电流I与电阻箱阻值R₁的关系图线，如图乙．
（1）记录第一组数据时，电阻箱R₁的阻值为4Ω，此时电流表示数是多少？
（2）小明在实验过程中．控制电阻箱R₁两端的电压是多大？
（3）记录第二组数据时，小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是多少？滑动变阻器接入电路中的电阻是多大？

Answer 1

解：（1）由图象可知，当R₁′=4Ω时，I₁=0.5A，即电流表的示数为0.5A；
答：记录第一组数据时，电阻箱R₁的阻值为4Ω，此时电流表示数是0.5A．
（2）在图线上任取一组电流和电阻的数值，比如R₁′=4Ω时，I₁=0.5A，根据公式计算出电阻箱R₁两端的电压为U=R₁′I₁=4Ω×0.5A=2V；
答：小明在实验过程中控制电阻箱R₁两端的电压是2V．
（3）当电流表示数为0.4A时，从图象可知R₁=5Ω，
∴电阻箱R₁消耗的功率 P=I²R₁=（0.4A）²×5Ω=0.8W
电源电压恒为6V，电路总电阻R===15Ω
∴滑动变阻器接入电路的阻值R₂=R-R₁=15Ω-5Ω=10Ω
答：小明记下电流表的示数为0.4A，此时电阻箱消耗的功率是0.8W，滑动变阻器接入电路中的电阻是10Ω．
分析：图象中，横坐标表示电阻，纵坐标表示电流，研究的是电流与电阻的关系．
（1）根据R₁的阻值为4Ω，找到纵坐标对应的电流值，注意每一小格代表的电流大小；
（2）根据图象中任何一个电阻值，找到对应的电流值，由欧姆定律的变形公式U=IR计算出电压；
（3）小明记下电流表的示数为0.4A，找到对应的电阻值，据P=I²R计算出电功率，依据总电压和电流算出总电阻，总电阻减去R₁的阻值，就得到滑动变阻器的接入电路的阻值．
点评：图象信息题，抓住图象横纵坐标表示的物理量，结合物理量之间的关系进行分析，重点考查学生分析能力和知识综合运用能力．