Question

1．某實驗小組的同學們用圖甲所示電路進行“探究電流與電壓的關系”的實驗．

（1）請根據實物圖在右側虛線框內畫出對應的電路圖．
（2）連接電路時，開關應該斷開．
（3）閉合開關前，滑動變阻器滑片P應該位于B端（選填“A”或“B”）．
（4）閉合開關，同學們發(fā)現，電流表沒有示數，電壓表示數接近電源電壓，原因可能是電阻斷路．
（5）實驗中通過調節(jié)滑動變阻器滑片P，測出通過定值電阻R的不同電流和對應的電壓值如表，第4次實驗電流表示數如圖乙所示，則此時電流表示數為0.36A，通過分析表中的數據能夠得出的結論是在電阻不變時，電阻的電壓與通過的電流成正比．

實驗次數	1	2	3	4	5
電壓U/V	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0
電流I/A	0.24	0.28	0.32		0.4

（6）該小組的同學們利用電源、開關、最大阻值為R₀的滑動變阻器、電流表、導線按如圖丙所示電路測定待測電阻R_x的阻值，他們進行如下操作：
A：閉合開關，將滑動變阻器滑片P滑至a端，讀出電流表示數為I₁；
B：將滑動變阻器滑片P滑至b端，讀出電流表示數為I₂；
C：待測電阻R_x的阻值的表達式為R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀（用I₁、I₂、R₀表示）

Answer 1

分析 （1）根據實物圖畫出對應的電路圖；
（2）（3）為保護電路，連接電路時，開關應該斷開，滑動變阻器滑片P應該位于阻值最大處；
（4）若電流表示數為0，說明電路可能斷路；電壓表示數接近電源電壓，說明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯的電阻斷路了；
（5）根據圖中電流表小量程讀數，分析表中數據得出結論；
（6）題中給出了一個定值電阻R₀和一只電流表，要測量未知電阻R_x的阻值，可分別將變阻器連入電路中的電阻為0和最大值，分別記對應的電流，根據串聯電阻的規(guī)律和歐姆定律，由電源電壓不變得出R_x的阻值．

解答 解：（1）根據實物圖畫出對應的電路圖，如下所示：

（2）連接電路時，開關應該斷開．
（3）閉合開關前，滑動變阻器滑片P應該位于阻值最大處即B端．
（4）經分析，閉合開關，同學們發(fā)現，電流表沒有示數，電壓表示數接近電源電壓，原因可能是電阻斷路．
（5）第4次實驗電流表示數如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A．則此時電流表示數為0.36A，通過分析表中的數據可發(fā)現：電壓與電流的比值R=$\frac{U}{I}=\frac{1.2V}{0.24}$=---$\frac{2.0V}{0.4A}$=5Ω，即電壓與對應的電流之比為定值上，即能夠得出的結論：在電阻不變時，電阻的電壓與通過的電流成正比；
（6）實驗步驟：
A：閉合開關，將滑動變阻器滑片P滑至a端，讀出電流表示數為I₁；
B：將滑動變阻器滑片P滑至b端，讀出電流表示數為I₂；
C：在A中，電路中只有待測電阻R_x，根據歐姆定律的變形公式，電源電壓U=I₁×R_x，----①
在B中，根據串聯電路電阻的規(guī)律和歐姆定律，電源電壓U=I₂×（R_x+R₀）-----②
由①②得：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．
故答案為：（1）見上圖；（2）斷開；（3）B；（4）電阻斷路；（5）0.36；在電阻不變時，電阻的電壓與通過的電流成正比；（6）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．

點評 本題探究電流與電壓的關系，考查畫電路圖、注意事項、故障分析、電流表讀數、數據分拆、控制變量法及設計實驗方案的能力．