Question

17．某同學利用如圖甲所示的電路探究通過電阻R的電流I跟它兩端電壓U的關系，已知電源電壓為6V且保持不變．

（1）請根據圖甲將圖乙所示的實物電路連接完整（導線不允許交叉）．
（2）正確連接好電路后，發(fā)現電流表有示數，電壓表無示數，電路發(fā)生的故障可能是電阻短路．
（3）實驗中多次調節(jié)滑動變阻器的滑片，改變電阻R兩端的電壓，記下電流表和電壓表的示數，得到如圖丙所示的U-I關系圖象．上述實驗中剛閉合開關時，電壓表的示數為1.2V，通過滑動變阻器的電流為0.24A．

Answer 1

分析 （1）探究通過電阻的電流與電壓的關系時，定值電阻和滑動變阻器要串聯．在連接電路時，需要注意電流表、電壓表的連接位置、量程和電流方向，滑動變阻器采用“一上一下”的接法．
（2）電流表有示數，電壓表無示數，電路發(fā)生的故障可能是電阻短路．
（3）由圖象可以得到定值電阻的阻值；剛閉合開關，滑動變阻器接入電路電阻最大（20Ω），根據串聯電路電壓與其阻值成正比，可以得到電壓表的示數；已知定值電阻阻值和兩端電壓，能夠得出電流表示數．

解答 解：
（1）探究電流與電壓關系時，電壓表與定值電阻并聯，電流表測量通過電阻的電流．由U-I圖象知：電流表選擇0～0.6A量程，電壓表選擇0～3V量程．滑動變阻器已連接了左上角的接線柱，需要再連接下面的一個接線柱，圖示如下：

（2）電流表有示數，電壓表無示數，電路發(fā)生的故障可能是電阻短路．
（3）由圖象知，定值電阻的阻值為R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω
滑動變阻器接入電路電阻為R₂=20Ω
根據題意得$\frac{{U}_{1}}{6V-{U}_{1}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{5Ω}{20Ω}$=$\frac{1}{4}$
解得U₁=1.2V
電流表的示數為I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{1}}$=$\frac{1.2V}{5Ω}$=0.24A．
故答案為：
（1）見上圖；
（2）小燈泡短路；
（3）1.2V；0.24A．

點評 滑動變阻器的基本作用之一是保護電路，所以閉合開關前滑片應位于最大阻值處．明確剛閉合開關時，滑動變阻器接入電路的電阻最大是解決第三問的前提．