Question

18．小文和小峰探究导体中的电流与导体两端电压的关系．实验器材有：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线若干．
（1）如图a为同学们设计的电路，请你用笔画线代替导线完成电路连接．小文连好电路，闭合开关，发现电流表示数较大、电压表示数为零，则电路故障原因可能是：定值电阻短路．
（2）排除故障后小文继续实验，并且在给定的坐标纸如图b上，根据测得数据作出图象甲，另一组的小峰也根据自己实验数据在同一坐标纸上做出图象乙．经过讨论交流，他们的图象都是正确的，也得到了正确的探究结论，那么造成小文和小峰在相同的坐标纸上图象明显不同的原因是：定值电阻的阻值明显不同．
（3）善于动手的小峰又进行了这样的实验，他们选择了一个电压可调的电源进行实验．实验所用电路如图c，但电压表位置不详，已知电阻R₁的阻值为8Ω，电阻R₂是阻值可能2.5Ω 或5Ω 中的一个．若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图d所示．通过计算推测他们实验时电阻R₂的阻值和R₂的电压．（只写结果，不写过程）

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图，可采用“电流流向法”，从电源的正极出发，按照电流的流向，先串主电路，再将电压表并在待测电阻的两端；连接滑动变阻器时，要“一上一下”的原则，且向左移动电阻变小；
电流表几乎无示数，说明电路出现断路故障；电压表示数等于电源电压，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，据此判断电路故障的具体位置；
（2）根据作出图象；可以从各组使用电阻不同分析造成实验作出的图象产生差异的原因；
（3）读出电流和电压表的示数，由电路图根据串联电路的特点结合欧姆定律判断．

解答 解：
（1）连接滑动变阻器时，要“一上一下”的原则，所以电路图如下图所示：

电流表有示数，说明整个电路是通路，电压表无示数，说明电压表被短路；
（2）实验中各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同，若阻值太大，电流太小，则会造成图象差别不明显；
（3）由图d，电流表和电压表都使用小量程时，读出分别为I_A=0.2A，U_V=2.6V，
则R₁两端电压：U₁=I_AR₁=0.2A×8Ω=1.6V，
当R₂=2.5Ω时，U₂=I_AR₂=0.2A×2.5Ω=0.5V，无论电压表接在电路中的什么位置都不可能使电压表的示数为U_V=2.6V；
当R₂=5Ω时，U₂=I_AR₂=0.2A×5Ω=1V，当电压表与R₁、R₂并联时可使电压表的示数为U_V=2.6V；
同理：若电流表和电压表使用大量程，读出分别为I_A=1A，U_V=13V，
当R₂=2.5Ω时，U₂=I_AR₂=1A×2.5Ω=2.5V，无论电压表接在电路中的什么位置都不可能使电压表的示数为U_V=13V；
当R₂=5Ω时，U₂=I_AR₂=1A×5Ω=5V，当电压表与R₁、R₂并联时可使电压表的示数为U_V=13V；
故答案为：
（1）见上图；定值电阻短路；
（2）定值电阻的阻值明显不同；
（3）R₂的阻值为5Ω，R₂的电压为1V或5V．

点评 本题以探究通过导体的电流与电压的关系的实验考查了电流连接、故障判断、数据分析和图象等，第（4）问是本题的难点，结合条件灵活运用电路特点和欧姆定律是关键．