Question

1．某实验小组的同学们用图甲所示电路进行“探究电流与电压的关系”的实验．

（1）请根据实物图在右侧虚线框内画出对应的电路图．
（2）连接电路时，开关应该断开．
（3）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于B端（选填“A”或“B”）．
（4）闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，电压表示数接近电源电压，原因可能是电阻断路．
（5）实验中通过调节滑动变阻器滑片P，测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表，第4次实验电流表示数如图乙所示，则此时电流表示数为0.36A，通过分析表中的数据能够得出的结论是在电阻不变时，电阻的电压与通过的电流成正比．

实验次数	1	2	3	4	5
电压U/V	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0
电流I/A	0.24	0.28	0.32		0.4

（6）该小组的同学们利用电源、开关、最大阻值为R₀的滑动变阻器、电流表、导线按如图丙所示电路测定待测电阻R_x的阻值，他们进行如下操作：
A：闭合开关，将滑动变阻器滑片P滑至a端，读出电流表示数为I₁；
B：将滑动变阻器滑片P滑至b端，读出电流表示数为I₂；
C：待测电阻R_x的阻值的表达式为R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀（用I₁、I₂、R₀表示）

Answer 1

分析 （1）根据实物图画出对应的电路图；
（2）（3）为保护电路，连接电路时，开关应该断开，滑动变阻器滑片P应该位于阻值最大处；
（4）若电流表示数为0，说明电路可能断路；电压表示数接近电源电压，说明电压表与电源连通，则与电压表并联的支路以外的电路是完好的，则与电压表并联的电阻断路了；
（5）根据图中电流表小量程读数，分析表中数据得出结论；
（6）题中给出了一个定值电阻R₀和一只电流表，要测量未知电阻R_x的阻值，可分别将变阻器连入电路中的电阻为0和最大值，分别记对应的电流，根据串联电阻的规律和欧姆定律，由电源电压不变得出R_x的阻值．

解答 解：（1）根据实物图画出对应的电路图，如下所示：

（2）连接电路时，开关应该断开．
（3）闭合开关前，滑动变阻器滑片P应该位于阻值最大处即B端．
（4）经分析，闭合开关，同学们发现，电流表没有示数，电压表示数接近电源电压，原因可能是电阻断路．
（5）第4次实验电流表示数如图乙所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A．则此时电流表示数为0.36A，通过分析表中的数据可发现：电压与电流的比值R=$\frac{U}{I}=\frac{1.2V}{0.24}$=---$\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω，即电压与对应的电流之比为定值上，即能够得出的结论：在电阻不变时，电阻的电压与通过的电流成正比；
（6）实验步骤：
A：闭合开关，将滑动变阻器滑片P滑至a端，读出电流表示数为I₁；
B：将滑动变阻器滑片P滑至b端，读出电流表示数为I₂；
C：在A中，电路中只有待测电阻R_x，根据欧姆定律的变形公式，电源电压U=I₁×R_x，----①
在B中，根据串联电路电阻的规律和欧姆定律，电源电压U=I₂×（R_x+R₀）-----②
由①②得：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．
故答案为：（1）见上图；（2）断开；（3）B；（4）电阻断路；（5）0.36；在电阻不变时，电阻的电压与通过的电流成正比；（6）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．

点评 本题探究电流与电压的关系，考查画电路图、注意事项、故障分析、电流表读数、数据分拆、控制变量法及设计实验方案的能力．