Question

甲、乙兩小組同學(xué)用圖甲所示的電路進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)探究．

（1）甲小組選取的定值電阻為15Ω，電阻箱阻值如圖乙所示，其值為

 

Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為3.5V，則該小組所用電源的電壓為

 

V；實(shí)驗(yàn)中若增大電阻箱阻值，電路中的電流將

 

，電壓表示數(shù)將

 

（選填變化情況）．
（2）乙小組選用其它規(guī)格的電源和定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，他們通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱，得到幾組電阻箱的阻值和對(duì)應(yīng)的電壓值，并作出U-R圖象（如圖丙）．由圖象可知，電阻箱阻值為20Ω時(shí)，電壓表的示數(shù)為

 

V，該組所選用定值電阻的阻值為

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）用各指針?biāo)�指的示�?shù)乘以下面的倍數(shù)，然后將所有的數(shù)值相加，即為該電阻箱的讀數(shù)；
由圖可知，定值電阻與電阻箱是串聯(lián)的，電壓表并聯(lián)在電阻箱兩端，所以要算電源電壓，我們需要先算定值電阻兩端的電壓．題中已知定值電阻的阻值為15Ω，所以只要知道電路中的電流就可以根據(jù)公式U=IR算出定值電阻兩端的電壓．電路中的電流可以通過(guò)電阻箱的阻值和電阻箱兩端的電壓計(jì)算出來(lái)，這樣只要算出電路中的電流，就可以最終算出電源電壓；
先根據(jù)歐姆定律分析出電路中電流變化情況，然后再分析出定值電阻兩端電壓變化情況，最后再分析出電阻箱兩端電壓變化情況．
（2）由圖象就可以找出當(dāng)電阻箱的阻值為20Ω時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓值；
要算定值電阻的阻值，我們需要從圖象中再找一組關(guān)于電阻箱的數(shù)據(jù)（阻值和電壓），因?yàn)橹粦{電阻箱的一組數(shù)據(jù)是無(wú)法算出定值電阻的阻值的．當(dāng)我們從圖象中找出電阻箱的兩組數(shù)據(jù)時(shí)，我們就可以分別算出電路前后兩次中的電流，這樣我們就可以建立兩個(gè)電源電壓的表達(dá)式．因?yàn)殡娫措妷翰蛔儯�所以我們可以將這兩個(gè)表達(dá)式聯(lián)系起來(lái)，從而最終求解出定值電阻的阻值．

解答：解：（1）電阻箱的示數(shù)：0×1000Ω+0×100Ω+3×10Ω+5×1Ω=35Ω；
電路中的電流：I=

U電阻箱

R電阻箱

=

3.5V

35Ω

=0.1A，
定值電阻兩端的電壓：U_定=IR_定=0.1A×15Ω=1.5V，
電源電壓：U=U_定+U_電阻箱=1.5V+3.5V=5V；
實(shí)驗(yàn)中若增大電阻箱阻值，則電路中的總電阻就會(huì)增大，根據(jù)歐姆定律可知，電路中的電流會(huì)減小，定值電阻兩端的電壓會(huì)減小，電阻箱兩端的電壓會(huì)增大，所以電壓表的示數(shù)將增大．
（2）由圖象可知，當(dāng)電阻箱的阻值為20Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓為3V，
則此時(shí)電路中的電流為I′=

3V

20Ω

=0.15A，定值電阻兩端的電壓為U_定′=0.15A×R_定′，電源電壓U=0.15A×R_定′+3V，
由圖象可知，當(dāng)電阻箱的阻值為40Ω時(shí)，對(duì)應(yīng)的電壓為4V，
則此時(shí)電路中的電流為I″=

4V

40Ω

=0.1A，定值電阻兩端的電壓為U_定″=0.1A×R_定′，電源電壓U=0.1A×R_定′+4V，
因?yàn)殡娫措妷翰蛔�，所�?.15A×R_定′+3V=0.1A×R_定′+4V，
解得：R_定′=20Ω．
故答案為 （1）35，5，減小，增大；（2）3，20．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，分析電路圖和圖象的能力，應(yīng)用串聯(lián)電路電流規(guī)律、電壓規(guī)律以及歐姆定律分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，是一道好題．本題的難度在第（2）問(wèn)中的最后一問(wèn)，做此類題時(shí)，一定要認(rèn)真分析解答，不要著急．多做這樣的題，一定能提高學(xué)生的解答分析能力．