Question

小明同学探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路图与实物图如图所示．已知电源电压和电阻R₁的阻值均恒定，电流表A的量程为0～0.6安，电压表V₁的量程为0～3伏，电压裘V2的量程为0～15伏，滑动变阻器R₂上标有“50Ω 1A”的字样．

（1）小明按电路图将实物连接起来，闭合开关前滑动变阻器的滑片应放在　_________　端（填“左”或“右”）．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　_________　．

（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，如下表所示．

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：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与电压成　_________　比．

（3）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U﹣I图线（实线部分），如图所示．则该实验中，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　_________　安．

Answer 1

分析：  （1）①含滑动变阻器的电学实验，闭合开关之前，滑片要滑到滑动变阻器的最大阻值处，看清滑动变阻器下面选择的是哪个接线柱，滑片移到相反的那端；

②由电路图可以看出，电阻R₁和滑动变阻器R₂串联，电流表测电流，电压表V₁测R₁的电压，电压表V₂测R₂的电压；闭合开关，发现电流表A为零，说明电路中有断路，电压表V₁的示数为零，说明电压表V1和电源连接的部分有断路，电压表V₂的示数不为零，说明电压表V₂与电源连接的部分无断路．

（2）分析实验数据，结合控制变量法的思路，得出正确的结论．

（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）①滑动变阻器下端选择的是左面的接线柱，因此在闭合开关前，滑片要移到右端；

②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，因此故障只能是电阻R₂断路．

（2）分析表格中记录的数据，得到的结论是：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与电压成正比；

（3）从（2）的表格中，计算出定值电阻R₁的阻值R₁===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==0.3A．

故答案为：（1）右、滑动变阻器R₂断路；（2）正；（3）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．