Question

【题目】物理兴趣小组的同学们想探究通过导体的电流与电压的关系．实验室有：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线等器材各若干供同学们选择，实验用电路如图a所示．

（1）图b是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替两根导线完成连接（连线不交叉）．要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，电压表示数变大．
（2）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
A.电压表的量程选大了
B.电阻R0发生了短路
C.滑动变阻器发生了断路
D.滑动变阻器发生了短路
（3）他们排除故障后继续实验，测得多组数据记录在下表中，在给定的坐标纸上作出图象，分析得出了结论．请你利用表中数据在图c中作出U﹣I图象 ，分析图象得出的结论是；在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图象都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同，并回答造成这种不同的原因： ．

实验次数	1	2	3	4	5
电压表 示数/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
电流表 示数/A	0.10	0.15	0.2	0.25	0.3

（4）该组同学为了进一步探究电路的性质，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d，但电压表位置不详，电阻R1的阻值为3Ω，所用滑动变阻器R2是“10Ω 2A”和“20Ω 2A”中的一个．若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图e所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半．请发挥你的聪明才智，通过计算推测他们实验时所用变阻器R2的规格和R2的电压．

Answer 1

【答案】
（1）

解：电路图：

（2）B
（3）；选用定值电阻的阻值明显不同
（4）

解：由图e，电流表和电压表因不知道量程的使用情况，讨论：

若电流表和电压表都使用小量程时，读出分别为IA=0.2A，UV=2.6V；

若电流表和电压表使用大量程，读出分别为I′A=1A，U′V=13V，

①若电流为0.2A，则R1两端电压：U1=IAR1=0.2A×3Ω=0.6V，

滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半，

若使用的是规格是“10Ω 2A”，则U变=IAR变=0.2A×5Ω=1V，

若使用的是规格是“20Ω 2A”，则U变=IAR变=0.2A×1Ω=2V，根据电压表可能的读数，

可判断，电压表不是测R1也不是测R2两端电压，所以电压表只能测量电源的电压；

根据串联电路的电压特点：U=U1+U变=0.6V+U变，根据电压表可能的读数，则使用“20Ω 2A”恰好符合电压表示数为2.6V，R2两端的电压为2V；

②若电流为1A，则R1两端电压：U′1=IAR1=1A×3Ω=3V，

若使用的是规格是“10Ω 2A”，则U′变=I′AR变=1A×5Ω=5V，

若使用的是规格是“20Ω 2A”，则U′变=I′AR变=1A×10Ω=10V，根据电压表可能的读数，

可判断，电压表不是测R1也不是测R2两端电压，所以电压表只能测量电源的电压；

根据串联电路的电压特点：

U=U′1+U′变=3V+U′变，根据电压表可能的读数，则使用“20Ω 2A”恰好符合电压表示数为13V，R2两端的电压为10V．

故无论哪种情况，实验时所用变阻器R2的规格为“20Ω 2A”，R2的电压为2V或10V．

【解析】解：（1）根据实验电路图应将定值电阻与变阻器串联，电压表测定值电阻两端电压，滑片P向A端移动，电压表示数变大，根据U=IR，说明通过R电流应变大，故变阻器阻值变小，应将A接线柱接入电路中，如下图所示：
；
（2）根据电路图电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流； A、如果是电压表的量程选大了，电压表指针摆较小，不会为0，不符合题意； B、如果电阻R0发生了短路，电流表有示数，电压表示数为零，符合题意； C、如果是滑动变阻器断路，即电路为断路，电流表、电压表都无示数，不符合题意； D、如果滑动变阻器短路，电路中电流将会很大，电流表、电压表都有示数，不符合题意．故选B；（3）由表格数据描点连线作出I﹣U图象，如下图所示：

实验中各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同，探究电流与电压的关系时应控制电阻的阻值不变，采用不同的定值电阻进行探究时，相同电压下的电流不同，做出的I﹣U图象不同；所以答案是：（1）见上图；（2）B；（3）见上图；定值电阻的阻值明显不同；（4）实验时所用变阻器R2的规格为“20Ω 2A”，R2的电压为2V或10V．
【考点精析】解答此题的关键在于理解欧姆定律及其应用的相关知识，掌握欧姆定律的应用： ① 同一个电阻，阻值不变，与电流和电压无关 但加在这个电阻两端的电压增大时，通过的电流也增大．（R=U/I） ② 当电压不变时，电阻越大，则通过的电流就越小．（I=U/R） ③ 当电流一定时，电阻越大，则电阻两端的电压就越大．（U=IR）．