题目内容

【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,实验用具有: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(连接不交叉),要求:滑动变阻器的滑片PA移动,电压表示数变大。

_____

2)正确连好电路闭合开关,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)他们排除障后继续实验,测得多组数据并在图c中作出IU图象,根据图象得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压_____

4)该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所示,但电压表位置不详,电阻R1的阻值为,用滑动变阻器R2是“10Ω 2A和“5Ω 3A”的规格中的一个。若某次实验时两表到度盘上的指针位置如图e所示,此时滑动变阻器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滑动变阻器R2的规格为_____

【答案】 B 成正比 10Ω 2A

【解析】

1)探究通过导体的电流与电压的关系,电压表测导体的电压,电流表测导体的电流,滑动变阻器的滑片PA移动,电压表示数变大,电路中的电流变大,电阻变小,故变阻器左下接线柱连入电路中与电阻串联,如下所示:

2A.若电压表的量程选大了,正常情况下,电压表示数也不会为零,不符合题意;
B.电阻R0发生了短路,电压表没有示数,电流表示数较大,符合题意;
C.若滑动变阻器发生了断路,则整个电路断路,两表都没有示数,不符合题意;
D.滑动变阻器发生了短路,电压表测电源电压,电流示数较大,不符合题意;故选B
3)作出的I-U图象为过原点的直线,根据图象得出结论:在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;
4)由图e,若电流表和电压表都使用小量程时,读出分别为IA=0.2AUV=2.6V
由欧姆定律,则R1两端电压:U1=IAR1=0.2A×8Ω=1.6V
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“5Ω 3A”,则U=IAR=0.2A×2.5Ω=0.5V
若使用的是规格是“10Ω 2A”,则U=IAR=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:U=U1+U2,若电压表测总电压,则使用“10Ω 2A”恰好符合电压表示数为2.6V
同理:若电流表和电压表使用大量程,读出分别为IA=1AUV=13V
使用变阻器使用“10Ω 2A”同样是符合电压表示数。

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