Question

9．小明同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时，实物图如图甲所示．已知电源电压和电阻R₁的阻值均衡定，电流表A的量程为0～0.6安，电压表V₁的量程为0～3伏，电压表V₂的量程为0～15伏，滑动变阻器R₂上标有“50Ω 1A”的字样．
（1）小明将实物连接起来，闭合开关发现电流表A与电压表V₁的示数为零，电压表V₂的示数不为零，若是电路中的电阻R₁或滑动变阻器R₂发生故障．则故障是滑动变阻器R₂断路．
（2）排除故障后，继续进行实验，记录电流表A与电压表V₁的示数，得到一组实验数据，如表所示．

实验序号	1	2	3	4	5
电压表V1示数（V）	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4
电流表A示数（A）	0.16	0.18	0.20	0.22	0.24

分析表中实验数据可得结论：在电阻一定时，电流与电压成正比．
（3）实验中，记录电流表A与电压表V₂的示数，得到几组实验数据，根据实验数据作出U-I图线（实线部分），如图乙所示．则电源电压为6V；该试验中，在保证实验器材安全的前提下，电路中允许通过的最大电流为0.3安．

Answer 1

分析 （1）常见电路故障有断路与短路两种，电流表示数为零，则电路中有断路处，若电压表示数不为零，则电压表两侧到电源的电路应完好，与此电压表并联的电路断路；根据电路图与电路故障现象分析电路故障原因．
（2）根据实验控制的变量分析表中实验数据，根据实验数据得出结论．
（3）在“保证实验器材安全的前提下”，指的是电路中最大电流不能超过电流表的量程0.6A，电压表V₁的示数不能超过3V，电压表V₂的示数不能超过15V．

解答 解：（1）电流表A为零，说明电路中R₁或R₂断路；电压表V₁的示数为零，说明R₁短路或R₂断路；电压表V₂的示数不为零，说明R₁没有断路，R₂没有短路，综合分析上述可能性，因此故障只能是滑动变阻器R₂断路．
（2）由表中实验数据可知，在电阻一定时，电流与电压的比值是定值，即电流与电压成正比，由此可得：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与电压成正比．
（3）由图象知，当电路中电流为零时，滑动变阻器两端的电压等于6V，此时电阻两端的电压为0，所以电源电压等于滑动变阻器两端的电压为：6V；
由表中实验数据可知，定值电阻阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.6V}{0.16A}$=10Ω；
电压表V₁允许的最大电压是3V，因此为保护电压表V₁，电路中允许的最大电流I=$\frac{{U}_{V1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A．
故答案为：（1）右；R₂断路；（2）在电阻一定时，电流与电压成正比；（3）6；0.3．

点评 本题学生容易出错的地方在第（1）、（3）两个问题上．
（1）由电压表和电流表示数判断电路故障，解题思路是：
①电压表无示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路断路或不包含电源部分短路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路．
②电压表有示数说明电压表所测量电路中，包含电源的部分电路短路或不包含电源部分断路，再由电路中有无电流来判断是断路还是短路．有电流，则电路为短路；无电流，则电路为断路．
（2）保证实验器材安全的前提下，指的是各测量型实验器材，在使用时都不能超过它的量程．