Question

6．實驗是物理的靈魂．下面兩個經(jīng)典實驗將考驗你的智慧，準備好了嗎？
小利等同學按如圖甲所示電路來探究“通過電阻的電流與其兩端電壓的關系”．已知電源電壓為8V，定值電阻R₁=20Ω．

①根據(jù)圖甲用筆畫線代替導線，將圖乙中實物電路連接好．要求滑動變阻器滑片P向右移動時，電流表示數(shù)變��；
②連接完電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是電阻斷路；故障排除后，在實驗中發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，電流表示數(shù)變化不大，他們認為出現(xiàn)這種情況的原因可能是滑動變阻器，電流表示數(shù)變化不大，他們認為出現(xiàn)這種情況的原因可能是滑動變阻器選擇不合理．現(xiàn)有如下A、B兩種滑動變阻器可供選擇，那么他們應選擇A（填字母）；
A．100Ω、1A         B．5Ω、2A
③實驗中小利將實驗所得的數(shù)據(jù)描繪在圖丙中，則圖中陰影部分面積表示的物理量是D（填字母）．
A．定值電阻兩端的電壓B．通電定值電阻的電流
C．定值電阻的阻值D．定值電阻消耗的電功率．

Answer 1

分析 ①根據(jù)要求：滑動變阻器滑片P向右移動時，電流表示數(shù)變小確定變阻器的連接；
②電流表無示數(shù)說明電路斷路，電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源連接的部分是通路，則電壓表并聯(lián)的電阻之外的電路是連通的，與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
滑動變阻器的原理是靠改變接入電路電阻的大小來改變電流大小的，根據(jù)電流表的示數(shù)變化不大，由歐姆定律結(jié)合串聯(lián)電阻的規(guī)律來確定原因，從而確定選擇滑動變阻器的規(guī)格．
③根據(jù)橫坐標和縱坐標表示表示的意義以及兩者的乘積說明圖中陰影部分面積表示的物理量．

解答 解：①要求滑動變阻器滑片P向右移動時，電流表示數(shù)變小，即電阻變大，即滑片左邊電阻絲連入電路中，如下所示：

②由上分析，連接完電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表指針不偏轉(zhuǎn)，電壓表有示數(shù)，則故障可能是電阻斷路了；
滑動變阻器是靠改變滑動變阻器接入電路的電阻來改變電路中的電流，在實驗中發(fā)現(xiàn)無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，電流表示數(shù)變化不大，根據(jù)歐姆定律I=$\frac{U}{R}$，是因為在滑片移動的過程中，電路的總電阻變化較小，由串聯(lián)電阻的規(guī)律，可知，滑動變阻器的阻值變化范圍較小，即變阻器的最大阻值較小，故應選擇最大阻值較大的滑動變阻器，即選A；
③由圖象可知，橫坐標表示通過電阻的電流，縱坐標表示電阻兩端的電壓，圖中陰影部分面積即電流與電壓的乘積，根據(jù)P=UI可知，陰影部分面積表示的物理量是定值電阻消耗的電功率．
故答案為：
①如上圖所示；
②定值電阻斷路；A；
③D

點評 本題考查了歐姆定律的應用、滑動變阻器的連接和選擇以及電路故障的判斷及電功率公式的應用，體現(xiàn)了數(shù)學與物理知識的融合．