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：________ ．

（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】 B 选用定值电阻的阻值明显不同 变阻器R2的规格为“20Ω 2A”，R2的电压为2V或10V．

【解析】（1）根据实验电路图知道，应将定值电阻与变阻器串联，电压表测定值电阻两端电压，根据题意若“滑片P向A端移动，电压表示数变大”，由U=IR知道，此时通过R电流应变大，故变阻器阻值应变小，所以应将A接线柱接入电路中，如图所示：

（2）根据电路图知道，电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流；当连好电路时，

若是电压表的量程选大了，电压表指针摆较小，不会电压表示数为零，故A不符合题意；

若电阻R0 发生了短路，则电流表应有示数，而电压表示数为零，故B符合题意；若是滑动变阻器断路，即电路为断路，电流表、电压表都会无示数，故C不符合题意；若滑动变阻器短路，电路中电流将会很大，电流表、电压表都有示数，故D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：

；

实验中各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同，若使用电阻的阻值太大，电流会太小，就会造成图象明显不同；

（4）由图d知道，若电流表和电压表都使用小量程，由图e读出分别为IA =0.2A，UV =2.6V，故R1 两端电压是：U1 =IA R1 =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“20Ω 2A”，则U变 =IA R变 =0.2A×10Ω=2V，若使用的是规格是“10Ω 2A”，则U变 =IA R变 =0.2A×5Ω=1V，所以电压表不是测R1 也不是测R2 两端电压，根据串联电路的电压特点知道，测量的是R1和R2的总电压：U=U1 +U2 ，即使用“10Ω 2A”恰好符合电压表示数为2.6V；

同理知道：若电流表和电压表使用大量程，读出分别为IA =1A，UV =13V，变阻器若使用“10Ω 2A”，则U变 =IA R变 =1A×5Ω=5V，同样是符合电压表的示数，故实验时所用变阻器R2 的规格为“10Ω 2A”，R2 的电压为1V或5V。