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．請你利用表中數據在圖c中作出U﹣I圖象 ，分析圖象得出的結論是；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，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3Ω，所用滑動變阻器R2是“10Ω 2A”和“20Ω 2A”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，通過計算推測他們實驗時所用變阻器R2的規格和R2的電壓 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：如圖所示：

（2）B
（3）；選用定值電阻的阻值明顯不同
（4）“10Ω 2A”，1V或5V
【解析】（1）根據實驗電路圖知道，應將定值電阻與變阻器串聯，電壓表測定值電阻兩端電壓，根據題意若“滑片P向A端移動，電壓表示數變大”，由U=IR知道，此時通過R電流應變大，故變阻器阻值應變小，所以應將A接線柱接入電路中，如圖所示：
；
（2）A、根據電路圖知道，電壓表測量燈泡兩端電壓，電流表測量電路電流；當連好電路時，若是電壓表的量程選大了，電壓表指針擺較小，不會電壓表示數為零，A不合題意；
B、若電阻R0 發生了短路，則電流表應有示數，而電壓表示數為零，B符合題意；
C、若是滑動變阻器斷路，即電路為斷路，電流表、電壓表都會無示數，C不合題意；
D、若滑動變阻器短路，電路中電流將會很大，電流表、電壓表都有示數，D不合題意 .
（3）由表格數據描點連線作出I-U圖象，如下圖：
；
實驗中各小組所使用的定值電阻的阻值可能各不相同，若使用電阻的阻值太大，電流會太小，就會造成圖象明顯不同；
（4）由圖d知道，若電流表和電壓表都使用小量程，由圖e讀出分別為IA =0.2A，UV =2.6V，故R1 兩端電壓是：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，若使用的是規格是“20Ω 2A”，則U變 =IAR變 =0.2A×10Ω=2V，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知道，測量的是R1和R2的總電壓：U=U1 +U2 ，即使用“10Ω 2A”恰好符合電壓表示數為2.6V；
同理知道：若電流表和電壓表使用大量程，讀出分別為IA =1A，UV =13V，變阻器若使用“10Ω 2A”，則U變 =IAR變 =1A×5Ω=5V，同樣是符合電壓表的示數，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）；（2）B；（3）；選用定值電阻的阻值明顯不同；（4）“10Ω 2A”，1V或5V .
（1）實驗電路應該連成一個串聯電路 , 電壓表測R兩端電壓 , 滑動變阻器一上一下接入 , 根據滑動變阻器的滑片P向B端移動 , 電壓表示數變大確定接線柱的接法 ;
（2）根據電路圖知道，電壓表測量燈泡兩端電壓，電流表測量電路電流 . 電阻R0斷路時，電壓表被串聯到電路，示數接近電源電壓，電流表幾乎無示數；
（3）根據表格數據描點連線作出圖象 ; 可以從各組使用電阻不同分析造成實驗作出的圖象產生差異的原因；
（4）假設電流表和電壓表都使用小量程，分別讀出兩電表的示數，利用歐姆定律的變形公式U＝IR計算出電阻R1和R2兩端的電壓，然后判斷電壓表所測量的電路，根據串聯電路電壓的規律判斷選用的滑動變阻器；再假設兩電表都使用大量程，再用同樣的方法，可計算出電阻R2兩端的電壓 .