Question

【題目】小明探究“通過導體的電流與電壓的關系”時，電路如圖甲所示．電源電壓不變，R1為定值電阻，電流表A選用0～0.6A量程，電壓表V1選用為0～3V量程，電壓表V2選用為0～15V 量程，滑動變阻器R2上標有“50 1A”的字樣。

（1）閉合開關S，發現電流表A與電壓表V2的示數為零，電壓表V1的示數不為零，則電路存在的故障是______ .

（2）排除故障后，繼續進行實驗，記錄電流表A 與電壓表V1的示數，得到一組實驗數據，如圖乙所示，分析表中實驗數據可得結論：當導體的阻值不變時，通過導體的電流與其兩端電壓成________比．

（3）實驗中，記錄電流表A 與電壓表V2的示數，得到一組實驗數據，根據實驗數據作出I─U2圖線，如圖丙所示，電源電壓是_______________V，在保證實驗器材安全的前提下，滑動變阻器接入電路的阻值不得小于__________ 。

Answer 1

【答案】電阻R1斷路 正 6 10

【解析】

（1）閉合開關，電流表或電壓表示數為零，說明與其串聯的電路斷路；電壓表有示數，說明與其串聯的電路是通路；
（2）由電路圖知，電壓表V1測量電阻R1兩端電壓，電流表測量電路電流，比較電壓、電流變化規律就能得出實驗結論；
（3）由上一步可以得到電阻R1的阻值；在丙圖中，滑動變阻器兩端最大電壓為5.0V，此時電路電流為0.1A，由此得到滑動變阻器接入電路的阻值；已知電阻R1和滑動變阻器接入電路的阻值，可以得到總電阻；已知電路總電阻和電流，可以得到電源電壓；
為保護用電器或電流表、電壓表，電路電流不能超過用電器或電流表允許通過的最大電流，兩端電壓不能超過電壓表選擇的量程。確定電路最大電流或最大電壓后，在電源電壓不變的情況下，得到電路的總電阻，其中R1已得出，所以能夠得到滑動變阻器接入電路的電阻。

（1）閉合開關，電流表A與電壓表V2的示數為零，說明與他們串聯的電路是斷路狀態，但不可能是滑動變阻器斷路（如果滑動變阻器斷路，電壓表V2有示數）；電壓表V1有示數，說明與V1串聯的電路是通路，所以電路故障為電阻R1斷路；

（2）由實驗數據可以看出：電壓成倍增大，電流也成倍增大，且兩者增大的倍數相同。所以實驗結論為：在電阻一定時，通過導體的電流與兩端電壓成正比；

（3）定值電阻的阻值為，由丙圖知，滑動變阻器兩端電壓為5V時，滑動變阻器接入電路的電阻為，電源電壓為U=IR=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V；已知電源電壓為6V，所以對電壓表V2不會造成損害；已知電源電壓和電阻R1的阻值，可得電路最大電流為0.6A，對電流表也不會造成損害；當電壓表V1電壓達到3V時，電路電流為，滑動變阻器接入電路電阻為。