Question

【题目】物理兴趣小组的同学们想探究通过导体的电流与电压的关系．实验室有：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、规格不同的定值电阻、开关和导线等器材各若干供同学们选择，实验用电路如图a所示．

（1）图b是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替两根导线完成连接（连线不交叉）．要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，电压表示数变大．
（2）连好电路闭合开关，发现电流表示数较大、电压表示数为零，则电路故障原因可能是（ ）
A.电压表的量程选大了
B.电阻R0发生了短路
C.滑动变阻器发生了断路
D.滑动变阻器发生了短路
（3）他们排除故障后继续实验，测得多组数据记录在下表中，在给定的坐标纸上作出图象，分析得出了结论．请你利用表中数据在图c中作出U﹣I图象 ，分析图象得出的结论是；在与其他组交流时发现虽然各小组作出的图象都是正确的，但是在相同的坐标纸上有些小组的图象却明显不同，并回答造成这种不同的原因： ．

（4）该组同学为了进一步探究电路的性质，他们选择了一个电压可调的电源进行实验．实验所用电路如图d，但电压表位置不详，电阻R1的阻值为3Ω，所用滑动变阻器R2是“10Ω 2A”和“20Ω 2A”中的一个．若某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图e所示，此时滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半．请发挥你的聪明才智，通过计算推测他们实验时所用变阻器R2的规格和R2的电压 ．

Answer 1

【答案】
（1）解：如图所示：

（2）B
（3）；选用定值电阻的阻值明显不同
（4）“10Ω 2A”，1V或5V
【解析】（1）根据实验电路图知道，应将定值电阻与变阻器串联，电压表测定值电阻两端电压，根据题意若“滑片P向A端移动，电压表示数变大”，由U=IR知道，此时通过R电流应变大，故变阻器阻值应变小，所以应将A接线柱接入电路中，如图所示：
；
（2）A、根据电路图知道，电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流；当连好电路时，若是电压表的量程选大了，电压表指针摆较小，不会电压表示数为零，A不合题意；
B、若电阻R0 发生了短路，则电流表应有示数，而电压表示数为零，B符合题意；
C、若是滑动变阻器断路，即电路为断路，电流表、电压表都会无示数，C不合题意；
D、若滑动变阻器短路，电路中电流将会很大，电流表、电压表都有示数，D不合题意 .
（3）由表格数据描点连线作出I-U图象，如下图：
；
实验中各小组所使用的定值电阻的阻值可能各不相同，若使用电阻的阻值太大，电流会太小，就会造成图象明显不同；
（4）由图d知道，若电流表和电压表都使用小量程，由图e读出分别为IA =0.2A，UV =2.6V，故R1 两端电压是：U1 =IAR1 =0.2A×3Ω=0.6V，滑动变阻器接入电路的阻值恰为最大值的一半，若使用的是规格是“20Ω 2A”，则U变 =IAR变 =0.2A×10Ω=2V，若使用的是规格是“10Ω 2A”，则U变 =IAR变 =0.2A×5Ω=1V，所以电压表不是测R1 也不是测R2 两端电压，根据串联电路的电压特点知道，测量的是R1和R2的总电压：U=U1 +U2 ，即使用“10Ω 2A”恰好符合电压表示数为2.6V；
同理知道：若电流表和电压表使用大量程，读出分别为IA =1A，UV =13V，变阻器若使用“10Ω 2A”，则U变 =IAR变 =1A×5Ω=5V，同样是符合电压表的示数，故实验时所用变阻器R2 的规格为“10Ω 2A”，R2 的电压为1V或5V .
故答案为：（1）；（2）B；（3）；选用定值电阻的阻值明显不同；（4）“10Ω 2A”，1V或5V .
（1）实验电路应该连成一个串联电路 , 电压表测R两端电压 , 滑动变阻器一上一下接入 , 根据滑动变阻器的滑片P向B端移动 , 电压表示数变大确定接线柱的接法 ;
（2）根据电路图知道，电压表测量灯泡两端电压，电流表测量电路电流 . 电阻R0断路时，电压表被串联到电路，示数接近电源电压，电流表几乎无示数；
（3）根据表格数据描点连线作出图象 ; 可以从各组使用电阻不同分析造成实验作出的图象产生差异的原因；
（4）假设电流表和电压表都使用小量程，分别读出两电表的示数，利用欧姆定律的变形公式U＝IR计算出电阻R1和R2两端的电压，然后判断电压表所测量的电路，根据串联电路电压的规律判断选用的滑动变阻器；再假设两电表都使用大量程，再用同样的方法，可计算出电阻R2两端的电压 .