Question

【題目】物理興趣小組的同學們想探究通過導體的電流與電壓的關系．實驗室有：電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、規格不同的定值電阻、開關和導線等器材各若干供同學們選擇，實驗用電路如圖a所示．

（1）圖b是某組同學尚未完成連接的實物電路，請你用筆畫線代替兩根導線完成連接（連線不交叉）．要求：滑動變阻器的滑片P向A端移動，電壓表示數變大．

（2）連好電路閉合開關，發現電流表示數較大、電壓表示數為零，則電路故障原因可能是

A．電壓表的量程選大了 B．電阻R0發生了短路

C．滑動變阻器發生了斷路 D．滑動變阻器發生了短路

（3）他們排除故障后繼續實驗，測得多組數據記錄在下表中，在給定的坐標紙上作出圖象，分析得出了結論．在與其他組交流時發現雖然各小組作出的圖象都是正確的，但是在相同的坐標紙上有些小組的圖象卻明顯不同．請你利用表中數據在圖c中作出I﹣U圖象，并回答造成這種不同的原因： ．

（4）該組同學為了進一步探究電路的性質，他們選擇了一個電壓可調的電源進行實驗．實驗所用電路如圖d，但電壓表位置不詳，電阻R1的阻值為8Ω，所用滑動變阻器R2是“10Ω 2A”和“5Ω 3A”中的一個．若某次實驗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．請發揮你的聰明才智，推測他們實驗時所用變阻器R2的規格和R2的電壓分別為 、 ．

Answer 1

【答案】（1）見解析圖；（2）B；（3）見上圖；定值電阻的阻值明顯不同；（4）“10Ω 2A”；1V或5V．

【解析】解：

（1）根據實驗電路圖應將定值電阻與變阻器串聯，電壓表測定值電阻兩端電壓，滑片P向A端移動，電壓表示數變大，根據U=IR，所以通過R電流應變大，故變阻器阻值變小，應將A接線柱接入電路中，如圖所示：

；

（2）根據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發生了短路，電流表有示數，電壓表示數為零，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，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，不符合題意．

（3）由表格數據描點連線作出I﹣U圖象，如圖所示：

；

實驗中各小組所使用的定值電阻的阻值可能各不相同，若阻值太大，電流太小，則會造成圖象不明顯；

（4）由圖e，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，

則R1兩端電壓：U1=IAR1=0.2A×8Ω=1.6V，

滑動變阻器接入電路的阻值恰為最大值的一半，

若使用的是規格是“5Ω 3A”，則U變=IAR變=0.2A×2.5Ω=0.5V，

若使用的是規格是“10Ω 2A”，則U變=IAR變=0.2A×5Ω=1V，

所以電壓表不是測R1也不是測R2兩端電壓，

根據串聯電路的電壓特點：U=U1+U2，若電壓表測總電壓，則使用“10Ω 2A”恰好符合電壓表示數為2.6V．

同理：若電流表和電壓表使用大量程，讀出分別為IA=1A，UV=13V，

使用變阻器使用“10Ω 2A”同樣是符合電壓表示數，此時U變=IAR變=1A×5Ω=5V，

故實驗時所用變阻器R2的規格為“10Ω 2A”，R2的電壓為1V或5V．

故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）見上圖；定值電阻的阻值明顯不同；（4）“10Ω 2A”；1V或5V．