Question

16．小军用如图所示的电路探究“通过导体的电流与导体两端电压的关系”．

（1）小军连接的电路有一处错误，请只改动一根导线，使电路连接正确（在应改动的导线上打“×”，用笔画线代替导线画出正确的接法）
（2）小军改正错误开关闭合后，发现电压表无示数，电流表有示数，电路可能的故障是电阻R短路．
（3）图乙时他解决故障后某次实验的电流表和电压表示数，则小军选择的定值电阻是10Ω．若使电压表的示数变大，小军应将滑动变阻器的滑片向右（选填“左”或“右”）移动．
（4）小军进行了多次实验后，绘制了定值电阻的电流随电压变化的图象（如图丙所示）．正确的图象是A（选填“A”或“B”）．
（5）小军又想探究“通过导体的电流与导体电阻的关系”．他利用如图丁所示的电路图，选择三个阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω的定值电阻．规格为“80Ω 1A”的滑动变阻器．若他想三次实验中控制电压表的示数为2V不变，则电源电压的选取范围是2V～3V．

Answer 1

分析 （1）实验中应将电压表与电阻并联；
（2）开关闭合前，应将滑片移至最大阻值处；电流表有示数，应排除断路，电压表无示数，故障可能是与电压表并联的电路短路；
（3）读出电表的示数，根据R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值；要使电压表的示数变大，应减小滑动变阻器的阻值；
（4）电阻不变，电流与电压成正比．
（5）根据最大的定值电阻来计算最大电压值．

解答 解：
（1）图中电压表并联在灯泡与滑动变阻器的两端了，应将电压表并联在灯泡的两端，这样才能完成探究实验，改正后的实物图如图所示；

（2）开关闭合后，电流表有示数，说明电路中没有断路故障；电压表无示数，则可能是与电压表并联的电阻R短路；
（3）由图乙知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A；
电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V；
由I=$\frac{U}{I}$可得，所以定值电阻的阻值为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
要使电压表的示数变大，根据串联电路电压的特点可知，应减小滑动变阻器的电压；由分压原理可知，应减小滑动变阻器接入电路的阻值，故应将滑片向右滑动；
（4）由于电阻R是定值电阻，所以，其电流与电压成正比，故选A；
（5）定值电阻两端的电压始终为2V不变，当用20Ω定值电阻做实验时，滑动变阻器接入电路的阻值最大为10Ω时，此时滑动变阻器两端的电压最大，电源电压即为最大值．
根据分压原理有：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$，
所以滑动变阻器的电压：U_滑=$\frac{{R}_{滑}}{R}$×U_R=$\frac{10Ω}{20Ω}$×2V=1V，
则电源电压的最大值为：U_总大=1V+2V=3V．
由上分析知，电源电压的范围是2V～3V之间．
故答案为：
（1）见上图；（2）电阻R短路；（3）10；右；（4）A；（5）2；3．

点评 本题涉及测量小灯泡电功率和探究通过导体的电流与导体电阻的关系，考查了电路的连接、故障的分析与判断、电表的读数、电功率的计算及其测量电功率的特殊方法等等，有一定难度