Question

16．小軍用如圖所示的電路探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”．

（1）小軍連接的電路有一處錯(cuò)誤，請只改動(dòng)一根導(dǎo)線，使電路連接正確（在應(yīng)改動(dòng)的導(dǎo)線上打“×”，用筆畫線代替導(dǎo)線畫出正確的接法）
（2）小軍改正錯(cuò)誤開關(guān)閉合后，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，電路可能的故障是電阻R短路．
（3）圖乙時(shí)他解決故障后某次實(shí)驗(yàn)的電流表和電壓表示數(shù)，則小軍選擇的定值電阻是10Ω．若使電壓表的示數(shù)變大，小軍應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向右（選填“左”或“右”）移動(dòng)．
（4）小軍進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)后，繪制了定值電阻的電流隨電壓變化的圖象（如圖丙所示）．正確的圖象是A（選填“A”或“B”）．
（5）小軍又想探究“通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系”．他利用如圖丁所示的電路圖，選擇三個(gè)阻值分別為5Ω、10Ω、20Ω的定值電阻．規(guī)格為“80Ω 1A”的滑動(dòng)變阻器．若他想三次實(shí)驗(yàn)中控制電壓表的示數(shù)為2V不變，則電源電壓的選取范圍是2V～3V．

Answer 1

分析 （1）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)將電壓表與電阻并聯(lián)；
（2）開關(guān)閉合前，應(yīng)將滑片移至最大阻值處；電流表有示數(shù)，應(yīng)排除斷路，電壓表無示數(shù)，故障可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（3）讀出電表的示數(shù)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出電阻值；要使電壓表的示數(shù)變大，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的阻值；
（4）電阻不變，電流與電壓成正比．
（5）根據(jù)最大的定值電阻來計(jì)算最大電壓值．

解答 解：
（1）圖中電壓表并聯(lián)在燈泡與滑動(dòng)變阻器的兩端了，應(yīng)將電壓表并聯(lián)在燈泡的兩端，這樣才能完成探究實(shí)驗(yàn)，改正后的實(shí)物圖如圖所示；

（2）開關(guān)閉合后，電流表有示數(shù)，說明電路中沒有斷路故障；電壓表無示數(shù)，則可能是與電壓表并聯(lián)的電阻R短路；
（3）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.24A；
電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.4V；
由I=$\frac{U}{I}$可得，所以定值電阻的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
要使電壓表的示數(shù)變大，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器的電壓；由分壓原理可知，應(yīng)減小滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值，故應(yīng)將滑片向右滑動(dòng)；
（4）由于電阻R是定值電阻，所以，其電流與電壓成正比，故選A；
（5）定值電阻兩端的電壓始終為2V不變，當(dāng)用20Ω定值電阻做實(shí)驗(yàn)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值最大為10Ω時(shí)，此時(shí)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓最大，電源電壓即為最大值．
根據(jù)分壓原理有：$\frac{R}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{R}}{{U}_{滑}}$，
所以滑動(dòng)變阻器的電壓：U_滑=$\frac{{R}_{滑}}{R}$×U_R=$\frac{10Ω}{20Ω}$×2V=1V，
則電源電壓的最大值為：U_總大=1V+2V=3V．
由上分析知，電源電壓的范圍是2V～3V之間．
故答案為：
（1）見上圖；（2）電阻R短路；（3）10；右；（4）A；（5）2；3．

點(diǎn)評 本題涉及測量小燈泡電功率和探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，考查了電路的連接、故障的分析與判斷、電表的讀數(shù)、電功率的計(jì)算及其測量電功率的特殊方法等等，有一定難度