Question

小明探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路图如图（甲）所示．电源电压不变，R1为定值电阻，电流表

小明探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路图如图（甲）所示．电源电压不变，R1为定值电阻，电流表A 选用0～0.6A量程，电压表V1选用为0～3V量程，电压表V2选用为0～15V 量程，滑动变阻器R2上标有“50Ω 1A”的字样．（1）请根据电路图（甲）用笔画线代替导线连接实物图（乙）．（2）闭合开关前滑动变阻器的滑片P应放在______（A/B）端．实验过程中，我想增大R1两端电压，滑片应该向______（A/B）端移动．（3）闭合开关S，发现电流表A 与电压表V2的示数不为零，电压表V1的示数为零，则电路存在的故障是______．（写出一种可能性）（4）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，如表格所示．分析表中实验数据可得结论：______． 序号 电压表V1的示数U1/V 电流表A的示数I/A 1 1.0 0.1 2 2.0 0.2 3 3.0 0.3（5）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I─U2图线，如图（丙）所示，电源电压是______V．在保证实验器材安全的前提下，滑动变阻器接入电路的阻值不得小于______Ω，此时电路中最大的功率为______W．

Answer 1

（1）题目已明确了电流表、电压表的量程，只要将电阻、滑动变阻器、开关、电源串联，电压表V₁与电阻并联、电压表V₂与滑动变阻器并联即可．
如图：

（2）为保护电路，闭合开关前，滑片应位于最大阻值处，也就是位于B端．
实验过程中，想增大R₁两端电压，由于R₁阻值不变，根据欧姆定律可知需要使电路中的电流变大，则应减小变阻器连入的阻值，即滑片应该向A端移动．
（3）闭合开关，电流表A 与电压表V₂的示数为零，说明与他们串联的电路是断路状态--但不可能是滑动变阻器断路（如果滑动变阻器断路，电压表V₂有示数）；电压表V₁有示数，说明与V₁串联的电路是通路，所以电路故障为电阻R₁断路．
（4）由实验数据可以看出：电压成倍增大，电流也成倍增大，且两者增大的倍数相同．所以实验结论为：在电阻一定时，通过导体的电流与两端电压成正比．
（5）定值电阻的阻值为R₁=

U1

I1

=

1V

0.1A

=10Ω，
由丙图知，滑动变阻器两端电压为5V时，滑动变阻器接入电路的电阻为R₂=

U2

I2

=

5V

0.1A

=50Ω
所以电源电压为U=IR=0.1A×（10Ω+50Ω）=6V；
已知电源电压为6V，所以对电压表V₂不会造成损害；已知电源电压和电阻R₁的阻值，可得电路最大电流为0.6A，对电流表也不会造成损害；当电压表V₁电压达到3V时，电路电流为I=

3V

10Ω

=0.3A
所以滑动变阻器接入电路电阻为R_最小=

6V?3V

0.3A

=10Ω，即滑动变阻器接入电路电阻不能小于10Ω．
此时电路中的功率为P=UI=6V×0.3A=1.8W．
故答案为：
（1）如上图；
（2）B；A；
（3）电阻R₁断路；
（4）电阻一定时，电流与电压成正比；
（5）6；10；1.8．