Question

9．小明同學(xué)探究“通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓的關(guān)系”時(shí)，實(shí)物圖如圖甲所示．已知電源電壓和電阻R₁的阻值均衡定，電流表A的量程為0～0.6安，電壓表V₁的量程為0～3伏，電壓表V₂的量程為0～15伏，滑動(dòng)變阻器R₂上標(biāo)有“50Ω 1A”的字樣．
（1）小明將實(shí)物連接起來(lái)，閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電流表A與電壓表V₁的示數(shù)為零，電壓表V₂的示數(shù)不為零，若是電路中的電阻R₁或滑動(dòng)變阻器R₂發(fā)生故障．則故障是滑動(dòng)變阻器R₂斷路．
（2）排除故障后，繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄電流表A與電壓表V₁的示數(shù)，得到一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表所示．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3	4	5
電壓表V1示數(shù)（V）	1.6	1.8	2.0	2.2	2.4
電流表A示數(shù)（A）	0.16	0.18	0.20	0.22	0.24

分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得結(jié)論：在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比．
（3）實(shí)驗(yàn)中，記錄電流表A與電壓表V₂的示數(shù)，得到幾組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出U-I圖線（實(shí)線部分），如圖乙所示．則電源電壓為6V；該試驗(yàn)中，在保證實(shí)驗(yàn)器材安全的前提下，電路中允許通過(guò)的最大電流為0.3安．

Answer 1

分析 （1）常見(jiàn)電路故障有斷路與短路兩種，電流表示數(shù)為零，則電路中有斷路處，若電壓表示數(shù)不為零，則電壓表兩側(cè)到電源的電路應(yīng)完好，與此電壓表并聯(lián)的電路斷路；根據(jù)電路圖與電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量分析表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論．
（3）在“保證實(shí)驗(yàn)器材安全的前提下”，指的是電路中最大電流不能超過(guò)電流表的量程0.6A，電壓表V₁的示數(shù)不能超過(guò)3V，電壓表V₂的示數(shù)不能超過(guò)15V．

解答 解：（1）電流表A為零，說(shuō)明電路中R₁或R₂斷路；電壓表V₁的示數(shù)為零，說(shuō)明R₁短路或R₂斷路；電壓表V₂的示數(shù)不為零，說(shuō)明R₁沒(méi)有斷路，R₂沒(méi)有短路，綜合分析上述可能性，因此故障只能是滑動(dòng)變阻器R₂斷路．
（2）由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在電阻一定時(shí)，電流與電壓的比值是定值，即電流與電壓成正比，由此可得：當(dāng)導(dǎo)體的阻值不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與電壓成正比．
（3）由圖象知，當(dāng)電路中電流為零時(shí)，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓等于6V，此時(shí)電阻兩端的電壓為0，所以電源電壓等于滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為：6V；
由表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，定值電阻阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.6V}{0.16A}$=10Ω；
電壓表V₁允許的最大電壓是3V，因此為保護(hù)電壓表V₁，電路中允許的最大電流I=$\frac{{U}_{V1}}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{10Ω}$=0.3A．
故答案為：（1）右；R₂斷路；（2）在電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比；（3）6；0.3．

點(diǎn)評(píng) 本題學(xué)生容易出錯(cuò)的地方在第（1）、（3）兩個(gè)問(wèn)題上．
（1）由電壓表和電流表示數(shù)判斷電路故障，解題思路是：
①電壓表無(wú)示數(shù)說(shuō)明電壓表所測(cè)量電路中，包含電源的部分電路斷路或不包含電源部分短路，再由電路中有無(wú)電流來(lái)判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無(wú)電流，則電路為斷路．
②電壓表有示數(shù)說(shuō)明電壓表所測(cè)量電路中，包含電源的部分電路短路或不包含電源部分?jǐn)嗦�，再由電路中有無(wú)電流來(lái)判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無(wú)電流，則電路為斷路．
（2）保證實(shí)驗(yàn)器材安全的前提下，指的是各測(cè)量型實(shí)驗(yàn)器材，在使用時(shí)都不能超過(guò)它的量程．