Question

17．某同学利用如图甲所示的电路探究通过电阻R的电流I跟它两端电压U的关系，已知电源电压为6V且保持不变．

（1）请根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整（导线不允许交叉）．
（2）正确连接好电路后，发现电流表有示数，电压表无示数，电路发生的故障可能是电阻短路．
（3）实验中多次调节滑动变阻器的滑片，改变电阻R两端的电压，记下电流表和电压表的示数，得到如图丙所示的U-I关系图象．上述实验中刚闭合开关时，电压表的示数为1.2V，通过滑动变阻器的电流为0.24A．

Answer 1

分析 （1）探究通过电阻的电流与电压的关系时，定值电阻和滑动变阻器要串联．在连接电路时，需要注意电流表、电压表的连接位置、量程和电流方向，滑动变阻器采用“一上一下”的接法．
（2）电流表有示数，电压表无示数，电路发生的故障可能是电阻短路．
（3）由图象可以得到定值电阻的阻值；刚闭合开关，滑动变阻器接入电路电阻最大（20Ω），根据串联电路电压与其阻值成正比，可以得到电压表的示数；已知定值电阻阻值和两端电压，能够得出电流表示数．

解答 解：
（1）探究电流与电压关系时，电压表与定值电阻并联，电流表测量通过电阻的电流．由U-I图象知：电流表选择0～0.6A量程，电压表选择0～3V量程．滑动变阻器已连接了左上角的接线柱，需要再连接下面的一个接线柱，图示如下：

（2）电流表有示数，电压表无示数，电路发生的故障可能是电阻短路．
（3）由图象知，定值电阻的阻值为R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω
滑动变阻器接入电路电阻为R₂=20Ω
根据题意得$\frac{{U}_{1}}{6V-{U}_{1}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{5Ω}{20Ω}$=$\frac{1}{4}$
解得U₁=1.2V
电流表的示数为I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.2V}{5Ω}$=0.24A．
故答案为：
（1）见上图；
（2）小灯泡短路；
（3）1.2V；0.24A．

点评 滑动变阻器的基本作用之一是保护电路，所以闭合开关前滑片应位于最大阻值处．明确刚闭合开关时，滑动变阻器接入电路的电阻最大是解决第三问的前提．