Question

【題目】物理興趣小組的同學(xué)們想探究通過導(dǎo)體的電流與電壓的關(guān)系．實(shí)驗(yàn)室有：電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、規(guī)格不同的定值電阻、開關(guān)和導(dǎo)線等器材各若干供同學(xué)們選擇，實(shí)驗(yàn)用電路如圖a所示．

（1）圖b是某組同學(xué)尚未完成連接的實(shí)物電路，請你用筆畫線代替兩根導(dǎo)線完成連接（連線不交叉）．要求：滑動變阻器的滑片P向A端移動，電壓表示數(shù)變大．
（2）連好電路閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)較大、電壓表示數(shù)為零，則電路故障原因可能是
A.電壓表的量程選大了
B.電阻R0發(fā)生了短路
C.滑動變阻器發(fā)生了斷路
D.滑動變阻器發(fā)生了短路
（3）他們排除故障后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，測得多組數(shù)據(jù)記錄在下表中，在給定的坐標(biāo)紙上作出圖象，分析得出了結(jié)論．請你利用表中數(shù)據(jù)在圖c中作出U﹣I圖象 ，分析圖象得出的結(jié)論是；在與其他組交流時發(fā)現(xiàn)雖然各小組作出的圖象都是正確的，但是在相同的坐標(biāo)紙上有些小組的圖象卻明顯不同，并回答造成這種不同的原因： ．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3	4	5
電壓表 示數(shù)/V	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
電流表 示數(shù)/A	0.10	0.15	0.2	0.25	0.3

（4）該組同學(xué)為了進(jìn)一步探究電路的性質(zhì)，他們選擇了一個電壓可調(diào)的電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)所用電路如圖d，但電壓表位置不詳，電阻R1的阻值為3Ω，所用滑動變阻器R2是“10Ω 2A”和“20Ω 2A”中的一個．若某次實(shí)驗(yàn)時兩表刻度盤上的指針位置如圖e所示，此時滑動變阻器接入電路的阻值恰為最大值的一半．請發(fā)揮你的聰明才智，通過計算推測他們實(shí)驗(yàn)時所用變阻器R2的規(guī)格和R2的電壓．

Answer 1

【答案】
（1）

解：電路圖：

（2）B
（3）；選用定值電阻的阻值明顯不同
（4）

解：由圖e，電流表和電壓表因不知道量程的使用情況，討論：

若電流表和電壓表都使用小量程時，讀出分別為IA=0.2A，UV=2.6V；

若電流表和電壓表使用大量程，讀出分別為I′A=1A，U′V=13V，

①若電流為0.2A，則R1兩端電壓：U1=IAR1=0.2A×3Ω=0.6V，

滑動變阻器接入電路的阻值恰為最大值的一半，

若使用的是規(guī)格是“10Ω 2A”，則U變=IAR變=0.2A×5Ω=1V，

若使用的是規(guī)格是“20Ω 2A”，則U變=IAR變=0.2A×1Ω=2V，根據(jù)電壓表可能的讀數(shù)，

可判斷，電壓表不是測R1也不是測R2兩端電壓，所以電壓表只能測量電源的電壓；

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)：U=U1+U變=0.6V+U變，根據(jù)電壓表可能的讀數(shù)，則使用“20Ω 2A”恰好符合電壓表示數(shù)為2.6V，R2兩端的電壓為2V；

②若電流為1A，則R1兩端電壓：U′1=IAR1=1A×3Ω=3V，

若使用的是規(guī)格是“10Ω 2A”，則U′變=I′AR變=1A×5Ω=5V，

若使用的是規(guī)格是“20Ω 2A”，則U′變=I′AR變=1A×10Ω=10V，根據(jù)電壓表可能的讀數(shù)，

可判斷，電壓表不是測R1也不是測R2兩端電壓，所以電壓表只能測量電源的電壓；

根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)：

U=U′1+U′變=3V+U′變，根據(jù)電壓表可能的讀數(shù)，則使用“20Ω 2A”恰好符合電壓表示數(shù)為13V，R2兩端的電壓為10V．

故無論哪種情況，實(shí)驗(yàn)時所用變阻器R2的規(guī)格為“20Ω 2A”，R2的電壓為2V或10V．

【解析】解：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)將定值電阻與變阻器串聯(lián)，電壓表測定值電阻兩端電壓，滑片P向A端移動，電壓表示數(shù)變大，根據(jù)U=IR，說明通過R電流應(yīng)變大，故變阻器阻值變小，應(yīng)將A接線柱接入電路中，如下圖所示：
；
（2）根據(jù)電路圖電壓表測量燈泡兩端電壓，電流表測量電路電流； A、如果是電壓表的量程選大了，電壓表指針擺較小，不會為0，不符合題意； B、如果電阻R0發(fā)生了短路，電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為零，符合題意； C、如果是滑動變阻器斷路，即電路為斷路，電流表、電壓表都無示數(shù)，不符合題意； D、如果滑動變阻器短路，電路中電流將會很大，電流表、電壓表都有示數(shù)，不符合題意．故選B；（3）由表格數(shù)據(jù)描點(diǎn)連線作出I﹣U圖象，如下圖所示：

實(shí)驗(yàn)中各小組所使用的定值電阻的阻值可能各不相同，探究電流與電壓的關(guān)系時應(yīng)控制電阻的阻值不變，采用不同的定值電阻進(jìn)行探究時，相同電壓下的電流不同，做出的I﹣U圖象不同；所以答案是：（1）見上圖；（2）B；（3）見上圖；定值電阻的阻值明顯不同；（4）實(shí)驗(yàn)時所用變阻器R2的規(guī)格為“20Ω 2A”，R2的電壓為2V或10V．
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解歐姆定律及其應(yīng)用的相關(guān)知識，掌握歐姆定律的應(yīng)用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關(guān) 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當(dāng)電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當(dāng)電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．