Question

小明探究“通过导体的电流与电压的关系”时，电路如图甲所示．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“50 1A”的字样。

（1）闭合开关S，发现电流表A与电压表V₂的示数为零，电压表V₁的示数不为零，则电路存在的故障是______ .

（2）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，如图乙所示，分析表中实验数据可得结论：当导体的阻值不变时，通过导体的电流与其两端电压成________比．

（3）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__________ 。

Answer

电阻R1断路 正 6 10

【解析】

（1）闭合开关，电流表或电压表示数为零，说明与其串联的电路断路；电压表有示数，说明与其串联的电路是通路；
（2）由电路图知，电压表V1测量电阻R1两端电压，电流表测量电路电流，比较电压、电流变化规律就能得出实验结论；
（3）由上一步可以得到电阻R1的阻值；在丙图中，滑动变阻器两端最大电压为5.0V，此时电路电流为0.1A，由此得到滑动变阻器接入电路的阻值；已知电阻R1和滑动变阻器接入电路的阻值，可以得到总电阻；已知电路总电阻和电流，可以得到电源电压；
为保护用电器或电流表、电压表，电路电流不能超过用电器或电流表允许通过的最大电流，两端电压不能超过电压表选择的量程。确定电路最大电流或最大电压后，在电源电压不变的情况下，得到电路的总电阻，其中R1已得出，所以能够得到滑动变阻器接入电路的电阻。

（1）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；

（2）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；

（3）定值电阻的阻值为，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，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，滑动变阻器接入电路电阻为。