Question

小军用图所示的器材探究“通过导体的电流与电压的关系”，其电路图如甲所示．电源电压不变，R₁为定值电阻，电流表A 选用0～0.6A量程，电压表V₁选用为0～3V量程，电压表V₂选用为0～15V量程，滑动变阻器R₂上标有“50Ω　1A”的字样．
（1）连接电路时，开关应处于______状态，闭合开关前滑动变阻器的滑片应放在______（填A或B）端．
（2）请根据电路图甲用笔画线代替导线将图乙的实物电路连接完整．

（3）闭合开关S，发现电流表A 与电压表V₂的示数为零，电压表V₁的示数不为零，则电路存在的故障是______．
（4）排除故障后，继续进行实验，记录电流表A 与电压表V₁的示数，得到一组实验数据，如表格所示，其中第3次实验的电流表示数如丙所示，请把该示数填入表中．分析表中实验数据可得结论：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与其两端电压成______比．

序号	电压表V1的示数U1/V	电流表A的示数I/A
1	1.0	0.1
2	2.0	0.2
3	3.0	______

（5）实验中，记录电流表A 与电压表V₂的示数，得到一组实验数据，根据实验数据作出I─U₂图线，如丁所示，则电源电压是______V．在保证实验器材安全的前提下，滑动变阻器接入电路的阻值不得小于______Ω．

Answer 1

解：
（1）连接电路时，开关应处于断开状态；为保护电路，闭合开关前，滑片应位于最大阻值处，也就是位于B端．
（2）由图知，电压表要测量滑动变阻器两端电压，必须与滑动变阻器并联，电流表测量电路电流，所以串联在电路中，实物连接如下：
（3）闭合开关，电流表A 与电压表V₂的示数为零，说明与他们串联的电路是断路状态--但不可能是滑动变阻器断路（如果滑动变阻器断路，电压表V₂有示数）；电压表V₁有示数，说明与V₁串联的电路是通路，所以电路故障为电阻R₁断路．
（4）由图知：电流表选择的是0～0.6A量程，对应的分度值为0.02A，此时电流表的示数为0.3A；
由实验数据可以看出：电压成倍增大，电流也成倍增大，且两者增大的倍数相同．所以实验结论为：在电阻一定时，通过导体的电流与两端电压成正比．
（5）定值电阻的阻值为R₁===10Ω
由丁图知，滑动变阻器两端电压为5V时，滑动变阻器接入电路的电阻为R₂===50Ω
所以电源电压为U=IR=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V；
已知电源电压为6V，所以对电压表V₂不会造成损害；已知电源电压和电阻R₁的阻值，可得电路最大电流为0.6A，对电流表也不会造成损害；当电压表V₁电压达到3V时，电路电流为I==0.3A
所以滑动变阻器接入电路电阻为R_最小==10Ω，即滑动变阻器接入电路电阻不能小于10Ω．
故答案为：
（1）断开；B；
（2）实物连接如下：
；
（3）电阻R₁断路；
（4）0.3；正；
（5）6；10．
分析：（1）为保护电路，在连接电路过程中，开关要处于断开状态；闭合开关前，滑动变阻器滑片应位于最大阻值处．
（2）在根据电路图连接电路过程中，要特别注意电流表、电压表的位置、接法、量程选择和电流方向；滑动变阻器采用“一上一下”的接法与定值电阻串联．
（3）闭合开关，电流表或电压表示数为零，说明与其串联的电路断路；电压表有示数，说明与其串联的电路是通路．
（4）由电路图知，电压表V₁测量电阻R₁两端电压，电流表测量电路电流；
读取电流表示数时，首先要明确电流表选择的量程和对应的分度值；
比较电压、电流变化规律就能得出实验结论．
（5）由上一步可以得到电阻R₁的阻值；在丁图中，滑动变阻器两端最大电压为5.0V，此时电路电流为0.1A，由此得到滑动变阻器接入电路的阻值；已知电阻R₁和滑动变阻器接入电路的阻值，可以得到总电阻；已知电路总电阻和电流，可以得到电源电压；
为保护用电器或电流表、电压表，电路电流不能超过用电器或电流表允许通过的最大电流，两端电压不能超过电压表选择的量程．确定电路最大电流或最大电压后，在电源电压不变的情况下，得到电路的总电阻，其中R₁已得出，所以能够得到滑动变阻器接入电路的电阻．
点评：在额定电流不同的用电器串联在同一电路中时，确定电路电流的原则是：“同情弱者”--以最小的额定电流为电路电流，防止烧坏用电器．