Question

9．小明同學探究“通過導體的電流與電壓的關(guān)系”時，實物圖如圖甲所示．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，滑動變阻器R₂上標有“50Ω 1A”的字樣．
（1）小明將實物連接起來，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或滑動變阻器R₂發(fā)生故障．則故障是滑動變阻器R₂斷路．
（2）排除故障后，繼續(xù)進行實驗，記錄電流表A與電壓表V₁的示數(shù)，得到一組實驗數(shù)據(jù)，如表所示．

實驗序號	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

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

Answer 1

分析 （1）常見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)實驗控制的變量分析表中實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論．
（3）在“保證實驗器材安全的前提下”，指的是電路中最大電流不能超過電流表的量程0.6A，電壓表V₁的示數(shù)不能超過3V，電壓表V₂的示數(shù)不能超過15V．

解答 解：（1）電流表A為零，說明電路中R₁或R₂斷路；電壓表V₁的示數(shù)為零，說明R₁短路或R₂斷路；電壓表V₂的示數(shù)不為零，說明R₁沒有斷路，R₂沒有短路，綜合分析上述可能性，因此故障只能是滑動變阻器R₂斷路．
（2）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，在電阻一定時，電流與電壓的比值是定值，即電流與電壓成正比，由此可得：當導體的阻值不變時，通過導體的電流與電壓成正比．
（3）由圖象知，當電路中電流為零時，滑動變阻器兩端的電壓等于6V，此時電阻兩端的電壓為0，所以電源電壓等于滑動變阻器兩端的電壓為：6V；
由表中實驗數(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，電流與電壓成正比；（3）6；0.3．

點評 本題學生容易出錯的地方在第（1）、（3）兩個問題上．
（1）由電壓表和電流表示數(shù)判斷電路故障，解題思路是：
①電壓表無示數(shù)說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路斷路或不包含電源部分短路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．
②電壓表有示數(shù)說明電壓表所測量電路中，包含電源的部分電路短路或不包含電源部分斷路，再由電路中有無電流來判斷是斷路還是短路．有電流，則電路為短路；無電流，則電路為斷路．
（2）保證實驗器材安全的前提下，指的是各測量型實驗器材，在使用時都不能超過它的量程．