Question

某实验小组探究“通过导体的电流与电压的关系”时，设计了如图—1所示的电路.电源电压不变，R₁为定值电阻，电流表A 选用0～0.6A量程，电压表V₁选用为0～3V量程，电压表V₂选用为0～15V量程，滑动变阻器R₂上标有“50Ω 1A”的字样.

（1）根据图甲的电路图，将图乙的实物电路连接完整.

（2）闭合开关前滑动变阻器的滑片P应放在 （选填“A”或“B”）端.

（3）闭合开关S，发现电流表A 与电压表V₂的示数为零，电压表V₁的示数不为零，则电路存在的故障是 .

（4）排除故障后，继续实验，记录电流表A 与电压表V₁的示数，得到一组实验数据，如下表所示.其中，第三次电流表的示数如图丙所示，请填入表格中.分析表中实验数据可得结论：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与其两端电压成 比.

（5）实验中，记录电流表A 与电压表V₂的示数，得到一组实验数据，根据实验数据作出I─U₂图线，如图丁所示，则电源电压是 V.在保证实验器材安全的前提下，滑动变阻器接入电路的阻值不得小于 Ω.

丙 丁

甲 乙

Answer 1

如答图所示（2分）

B（1分）电阻R₁断路（1分 ）正（1分）6（0.5分）10 （1分）【解析】（1）题目已明确了电压表V₁的量程，但要注意“+”进“-”出.接滑动变阻器时，要注意图—1中滑动变阻器是使用的左边一段电阻丝，故应该解A接线柱.（2）为保护电路，闭合开关前，滑片应位于最大阻值处，也就是位于B端.（3）闭合开关，电流表A 与电压表V₂的示数为零，说明与他们串联的电路是断路状态，但不可能是滑动变阻器断路（如果滑动变阻器断路，电压表V₂有示数）；电压表V₁有示数，说明与V₁串联的电路是通路，所以电路故障为电阻R₁断路.（4）由图可知电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.2A+0.02A×5=0.3A.由实验数据可以看出：电压成倍增大，电流也成倍增大，且两者增大的倍数相同.所以实验结论为：在电阻一定时，通过导体的电流与两端电压成正比.（5）定值电阻的阻值为R₁===10Ω.由丁图知，滑动变阻器两端电压为5V时，滑动变阻器接入电路的电阻为R₂===50Ω.

所以电源电压为U=IR=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V.由于电源电压为6V，所以对电压表V₂不会造成损害；已知电源电压和电阻R₁的阻值，可得电路最大电流为0.6A，对电流表也不会造成损害；当电压表V₁电压达到3V时，电路电流为0.3A，所以滑动变阻器接入电路电阻为R_最小==10Ω，即滑动变阻器接入电路电阻不能小于10Ω.