Question

在課外活動中，朱老師給出了下列器材：電源（電壓為6v）、一個定值電阻（9Ω）、一個滑動變阻器（最大阻值是30Ω）、電壓表、開關(guān)和導(dǎo)線若干．活動中小明同學(xué)設(shè)計的電路如圖所示，在正確連線和調(diào)節(jié)滑片后，小明測出的數(shù)據(jù)如下表一所示．
表一：

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5	6	7	8
電壓表示數(shù)（V）	4.5	4.0	3.5	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0
電流表示數(shù)（A）	0.17	0.22	0.28	0.34	0.39	0.44	0.50	0.56
功率（W）	0.77	0.88	0.98	1.02	0.98	0.88	0.75	0.56

小明通過分析數(shù)據(jù)提出了一個猜想：“在電源電壓不變的情況下，圖中的定值電阻和滑動變阻器的阻值相等時，滑動變阻器的功率最大”．為了驗證猜想是否正確，小明用一個阻值為10Ω的電阻把原電路中的定值電阻換下，進行了一次驗證，數(shù)據(jù)記錄如下表二．

實驗次數(shù)	1	2	3	4
電壓表示數(shù)（V）	4.5	4.0	3.5	3.0
電流表示數(shù)（A）	0.15	0.20	0.25	0.30
變阻器電阻（Ω）	30.0	20.0	14.0	10.0
變阻器功率（W）	0.68	0.80	0.86	0.90

（1）由于粗心，小明沒有在表格一中寫明是什么器材的功率，你認為它是什么物理器材的功率？并寫出它的“功率”的變化情況．
（2）根據(jù)表二，你認為小明這次實驗是否能驗證其猜想？簡述理由．
（3）現(xiàn)物理實驗室有三個定值電阻，阻值分別是20Ω、30Ω、40Ω．為了繼續(xù)驗證小明的猜想，必須更換原來的電阻（9Ω），應(yīng)該選擇組值多大的定值電阻？更換好合適的定值電阻后，小明還想使電路的總功率達到最�。�電路的總功率達到最小時，滑動變阻器阻值必須調(diào)到多大？電路的最小總功率是多大？

Answer 1

分析：（1）首先判斷電流表和電壓表分別是測量的是哪一個用電器，再根據(jù)公式P=UI來判斷是什么物理器材的功率，再根據(jù)電阻和電功率的變化得出結(jié)論．
（2）看結(jié)論是否正確，就看一下定值電阻和滑動變阻器的阻值相等時，比較一下定值電阻消耗的電功率和滑動變阻器消耗的電功率，是不是滑動變阻器的功率最大即可．
（3）為了保證定值電阻和滑動變阻器的阻值相等，在選擇時滑動變阻器的最大阻值應(yīng)大于定值電阻R的阻值；要想讓電路的總功率達到最小，電路中的電阻應(yīng)達到最大，再利用公式P=

U2

R

計算電功率．

解答：解：
（1）定值電阻R與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測量的是整個電路中的電流，電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓，由公式P=UI可知，電功率是滑動變阻器的電功率；電流表的示數(shù)變大，說明電路中的總電阻變小，故滑動變阻器的電阻變小，而滑動變阻器的功率先變大后變�。�
（2）不能．為了驗證定值電阻和滑動變阻器的阻值相等時，滑動變阻器的功率最大，應(yīng)該保持定值電阻和滑動變阻器的阻值相同，同為10Ω，而滑動變阻器的阻值一直在變化，滑動變阻器的功率一直變大．
（3）為了保證定值電阻和滑動變阻器的阻值相等，在選擇時滑動變阻器的最大阻值應(yīng)大于定值電阻R的阻值，因此選擇20Ω的定值電阻；
要想讓電路中的電阻達到最大，滑動變阻器的滑片應(yīng)位于阻值最大處，因此滑動變阻器應(yīng)調(diào)到30Ω；
R_串=R+R_滑=20Ω+30Ω=50Ω，
P=

U2

R

=

(6V)2

50Ω

=0.72W．
答：
（1）是滑動變阻器的功率．隨著滑動變阻器阻值的減小，滑動變阻器的功率先變大后變�。�
（2）不能，因為滑動變阻器的功率一直變大．
（3）選擇20Ω的定值電阻；滑動變阻器應(yīng)調(diào)到30Ω；電路的最小總功率為0.72W．

點評：本題考查了學(xué)生的實驗分析能力，可以根據(jù)電路圖進行判斷，并可以根據(jù)題意來判斷滑動變阻器滑片的位置，以及根據(jù)公式P=

U2

R

計算電功率．