Question

18．小文和小峰探究導體中的電流與導體兩端電壓的關系．實驗器材有：電源、電壓表、電流表、滑動變阻器、規(guī)格不同的定值電阻、開關和導線若干．
（1）如圖a為同學們設計的電路，請你用筆畫線代替導線完成電路連接．小文連好電路，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)較大、電壓表示數(shù)為零，則電路故障原因可能是：定值電阻短路．
（2）排除故障后小文繼續(xù)實驗，并且在給定的坐標紙如圖b上，根據(jù)測得數(shù)據(jù)作出圖象甲，另一組的小峰也根據(jù)自己實驗數(shù)據(jù)在同一坐標紙上做出圖象乙．經(jīng)過討論交流，他們的圖象都是正確的，也得到了正確的探究結(jié)論，那么造成小文和小峰在相同的坐標紙上圖象明顯不同的原因是：定值電阻的阻值明顯不同．
（3）善于動手的小峰又進行了這樣的實驗，他們選擇了一個電壓可調(diào)的電源進行實驗．實驗所用電路如圖c，但電壓表位置不詳，已知電阻R₁的阻值為8Ω，電阻R₂是阻值可能2.5Ω 或5Ω 中的一個．若某次實驗時兩表刻度盤上的指針位置如圖d所示．通過計算推測他們實驗時電阻R₂的阻值和R₂的電壓．（只寫結(jié)果，不寫過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電路圖連接實物圖，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，再將電壓表并在待測電阻的兩端；連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則，且向左移動電阻變��；
電流表幾乎無示數(shù)，說明電路出現(xiàn)斷路故障；電壓表示數(shù)等于電源電壓，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷電路故障的具體位置；
（2）根據(jù)作出圖象；可以從各組使用電阻不同分析造成實驗作出的圖象產(chǎn)生差異的原因；
（3）讀出電流和電壓表的示數(shù)，由電路圖根據(jù)串聯(lián)電路的特點結(jié)合歐姆定律判斷．

解答 解：
（1）連接滑動變阻器時，要“一上一下”的原則，所以電路圖如下圖所示：

電流表有示數(shù)，說明整個電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明電壓表被短路；
（2）實驗中各小組所使用的定值電阻的阻值可能各不相同，若阻值太大，電流太小，則會造成圖象差別不明顯；
（3）由圖d，電流表和電壓表都使用小量程時，讀出分別為I_A=0.2A，U_V=2.6V，
則R₁兩端電壓：U₁=I_AR₁=0.2A×8Ω=1.6V，
當R₂=2.5Ω時，U₂=I_AR₂=0.2A×2.5Ω=0.5V，無論電壓表接在電路中的什么位置都不可能使電壓表的示數(shù)為U_V=2.6V；
當R₂=5Ω時，U₂=I_AR₂=0.2A×5Ω=1V，當電壓表與R₁、R₂并聯(lián)時可使電壓表的示數(shù)為U_V=2.6V；
同理：若電流表和電壓表使用大量程，讀出分別為I_A=1A，U_V=13V，
當R₂=2.5Ω時，U₂=I_AR₂=1A×2.5Ω=2.5V，無論電壓表接在電路中的什么位置都不可能使電壓表的示數(shù)為U_V=13V；
當R₂=5Ω時，U₂=I_AR₂=1A×5Ω=5V，當電壓表與R₁、R₂并聯(lián)時可使電壓表的示數(shù)為U_V=13V；
故答案為：
（1）見上圖；定值電阻短路；
（2）定值電阻的阻值明顯不同；
（3）R₂的阻值為5Ω，R₂的電壓為1V或5V．

點評 本題以探究通過導體的電流與電壓的關系的實驗考查了電流連接、故障判斷、數(shù)據(jù)分析和圖象等，第（4）問是本題的難點，結(jié)合條件靈活運用電路特點和歐姆定律是關鍵．