Question

16．小軍用如圖所示的電路探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”．

（1）小軍連接的電路有一處錯誤，請只改動一根導線，使電路連接正確（在應改動的導線上打“×”，用筆畫線代替導線畫出正確的接法）
（2）小軍改正錯誤開關閉合后，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，電路可能的故障是電阻R短路．
（3）圖乙時他解決故障后某次實驗的電流表和電壓表示數(shù)，則小軍選擇的定值電阻是10Ω．若使電壓表的示數(shù)變大，小軍應將滑動變阻器的滑片向右（選填“左”或“右”）移動．
（4）小軍進行了多次實驗后，繪制了定值電阻的電流隨電壓變化的圖象（如圖丙所示）．正確的圖象是A（選填“A”或“B”）．
（5）小軍又想探究“通過導體的電流與導體電阻的關系”．他利用如圖丁所示的電路圖，選擇三個阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻．規(guī)格為“80Ω 1A”的滑動變阻器．若他想三次實驗中控制電壓表的示數(shù)為2V不變，則電源電壓的選取范圍是2V～3V．

Answer 1

分析 （1）實驗中應將電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）開關閉合前，應將滑片移至最大阻值處；電流表有示數(shù)，應排除斷路，電壓表無示數(shù)，故障可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（3）讀出電表的示數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算出電阻值；要使電壓表的示數(shù)變大，應減小滑動變阻器的阻值；
（4）電阻不變，電流與電壓成正比．
（5）根據(jù)最大的定值電阻來計算最大電壓值．

解答 解：
（1）圖中電壓表并聯(lián)在燈泡與滑動變阻器的兩端了，應將電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，這樣才能完成探究實驗，改正后的實物圖如圖所示；

（2）開關閉合后，電流表有示數(shù)，說明電路中沒有斷路故障；電壓表無示數(shù)，則可能是與電壓表并聯(lián)的電阻R短路；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；
電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；
由I=$\frac{U}{I}$可得，所以定值電阻的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
要使電壓表的示數(shù)變大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點可知，應減小滑動變阻器的電壓；由分壓原理可知，應減小滑動變阻器接入電路的阻值，故應將滑片向右滑動；
（4）由于電阻R是定值電阻，所以，其電流與電壓成正比，故選A；
（5）定值電阻兩端的電壓始終為2V不變，當用20Ω定值電阻做實驗時，滑動變阻器接入電路的阻值最大為10Ω時，此時滑動變阻器兩端的電壓最大，電源電壓即為最大值．
根據(jù)分壓原理有：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$，
所以滑動變阻器的電壓：U_滑=$\frac{{R}_{滑}}{R}$×U_R=$\frac{10Ω}{20Ω}$×2V=1V，
則電源電壓的最大值為：U_總大=1V+2V=3V．
由上分析知，電源電壓的范圍是2V～3V之間．
故答案為：
（1）見上圖；（2）電阻R短路；（3）10；右；（4）A；（5）2；3．

點評 本題涉及測量小燈泡電功率和探究通過導體的電流與導體電阻的關系，考查了電路的連接、故障的分析與判斷、電表的讀數(shù)、電功率的計算及其測量電功率的特殊方法等等，有一定難度