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16. 实验小组利用如图甲所示的电路，探究通过导体的电流跟电阻的关系。实验器材：电源（电压恒为4.5 V），电流表、电压表各一个，开关，三个定值电阻（5 Ω、10 Ω、15 Ω），两个滑动变阻器（“10 Ω 2A”“20 Ω 1A”），导线若干。
（1）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终处在零刻度处，电压表指针有较大幅度偏转，则电路故障可能是。
（2）排除故障后，多次更换定值电阻，根据实验数据画出$I-\frac{1}{R}$图像如图乙所示，得到的结论是。
（3）在上述实验中，实验小组用10 Ω的定值电阻替换5 Ω的定值电阻，为了完成实验，他们应该移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为V。
（4）当实验小组改用15 Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则实验小组选用的滑动变阻器的规格是“”。
（1）闭合开关后，无论怎样移动滑动变阻器的滑片，电流表的指针始终处在零刻度处，电压表指针有较大幅度偏转，则电路故障可能是。
（2）排除故障后，多次更换定值电阻，根据实验数据画出$I-\frac{1}{R}$图像如图乙所示，得到的结论是。
（3）在上述实验中，实验小组用10 Ω的定值电阻替换5 Ω的定值电阻，为了完成实验，他们应该移动滑动变阻器的滑片，使电压表示数为V。
（4）当实验小组改用15 Ω的电阻继续实验时，发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，都无法使电压表的示数达到实验要求的值，则实验小组选用的滑动变阻器的规格是“”。
答案
(1) R 断路
(2) 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
(3) 2.5
$(4) 10\Omega\ 2A$
(2) 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
(3) 2.5
$(4) 10\Omega\ 2A$
解析
【分析】
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路故障判断、实验结论推导、控制变量法应用及欧姆定律计算来解题：
（1）电流表无示数说明电路断路，电压表有偏转说明电压表与电源连通，据此判断故障；
（2）通过I-1/R图像的线性关系，结合控制变量法推导实验结论；
（3）实验需控制定值电阻两端电压不变，从图像中提取数据计算定值电阻的控制电压；
（4）根据串联电路电压、电流规律，计算15Ω电阻实验时所需滑动变阻器的阻值，判断滑动变阻器规格。
【解析】
（1）闭合开关后，电流表指针始终在零刻度，说明电路发生断路；电压表指针大幅偏转，说明电压表两端与电源连通，因此故障为定值电阻R断路；
（2）由图乙可知，I与1/R成正比，即I与R成反比，实验中控制定值电阻两端电压不变，因此结论为：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（3）探究电流与电阻关系时，需保持定值电阻两端电压不变。由图乙，当1/R=0.2 Ω⁻¹时，I=0.5A，此时定值电阻R=1/0.2 Ω⁻¹=5Ω，定值电阻两端电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，因此应使电压表示数为2.5V；
（4）当用15Ω电阻实验时，电路电流I=U定/R=2.5V/15Ω=1/6 A，滑动变阻器两端电压U滑=U总-U定=4.5V-2.5V=2V，滑动变阻器接入电阻R滑=U滑/I=2V/(1/6 A)=12Ω，因此滑动变阻器最大阻值需≥12Ω，故选用的滑动变阻器规格为“10Ω 2A”（该滑动变阻器最大阻值10Ω＜12Ω，无法满足实验要求）。
【答案】
(1) R断路；(2) 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；(3)2.5；(4)10Ω 2A
【知识点】
探究电流与电阻的关系、电路故障分析、欧姆定律的应用
【点评】
本题是电学实验综合题，重点考查控制变量法的应用，需结合电路故障分析、欧姆定律计算及图像分析解题，是电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
本题为探究电流与电阻关系的电学实验题，需结合电路故障判断、实验结论推导、控制变量法应用及欧姆定律计算来解题：
（1）电流表无示数说明电路断路，电压表有偏转说明电压表与电源连通，据此判断故障；
（2）通过I-1/R图像的线性关系，结合控制变量法推导实验结论；
（3）实验需控制定值电阻两端电压不变，从图像中提取数据计算定值电阻的控制电压；
（4）根据串联电路电压、电流规律，计算15Ω电阻实验时所需滑动变阻器的阻值，判断滑动变阻器规格。
【解析】
（1）闭合开关后，电流表指针始终在零刻度，说明电路发生断路；电压表指针大幅偏转，说明电压表两端与电源连通，因此故障为定值电阻R断路；
（2）由图乙可知，I与1/R成正比，即I与R成反比，实验中控制定值电阻两端电压不变，因此结论为：电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；
（3）探究电流与电阻关系时，需保持定值电阻两端电压不变。由图乙，当1/R=0.2 Ω⁻¹时，I=0.5A，此时定值电阻R=1/0.2 Ω⁻¹=5Ω，定值电阻两端电压U=IR=0.5A×5Ω=2.5V，因此应使电压表示数为2.5V；
（4）当用15Ω电阻实验时，电路电流I=U定/R=2.5V/15Ω=1/6 A，滑动变阻器两端电压U滑=U总-U定=4.5V-2.5V=2V，滑动变阻器接入电阻R滑=U滑/I=2V/(1/6 A)=12Ω，因此滑动变阻器最大阻值需≥12Ω，故选用的滑动变阻器规格为“10Ω 2A”（该滑动变阻器最大阻值10Ω＜12Ω，无法满足实验要求）。
【答案】
(1) R断路；(2) 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；(3)2.5；(4)10Ω 2A
【知识点】
探究电流与电阻的关系、电路故障分析、欧姆定律的应用
【点评】
本题是电学实验综合题，重点考查控制变量法的应用，需结合电路故障分析、欧姆定律计算及图像分析解题，是电学实验的典型题型。
【难度系数】
0.5
四、计算题
17. 图甲为某款电子测力计的简化原理图，电源电压为8 V，定值电阻的电阻$ R_2 $为40 Ω，力敏电阻的电阻$ R_1 $随压力的变化情况如图乙所示。已知g取10 N/kg，求：
（1）该电子测力计在待机状态时电流表的示数。
（2）当电流表示数为0.4 A时，力敏电阻受到的压力。
（3）若电流表的测量范围为0～0.6 A，为了保证电路安全，力敏电阻上所放重物的最大质量。
17. 图甲为某款电子测力计的简化原理图，电源电压为8 V，定值电阻的电阻$ R_2 $为40 Ω，力敏电阻的电阻$ R_1 $随压力的变化情况如图乙所示。已知g取10 N/kg，求：
（1）该电子测力计在待机状态时电流表的示数。
（2）当电流表示数为0.4 A时，力敏电阻受到的压力。
（3）若电流表的测量范围为0～0.6 A，为了保证电路安全，力敏电阻上所放重物的最大质量。
答案
(1)0.28A；(2)8N；(3)2kg。
解析
【分析】首先明确图甲中R₁与R₂为并联关系，电流表测量干路电流，电源电压恒为8V。解题思路：（1）待机时压力为0，从图乙获取R₁阻值，利用并联电路电压规律（各支路电压等于电源电压），分别计算两支路电流，干路电流为两支路电流之和；（2）已知总电流，先算出定值电阻R₂的电流，再求R₁的电流与阻值，结合图乙对应压力；（3）根据电流表最大电流，算出R₁允许的最大电流，进而得R₁最小阻值，对应最大压力，再由重力公式计算重物质量。
【解析】
解：由图甲可知，R₁与R₂并联，电源电压U=8V，电流表测干路电流。
（1）待机状态时，压力F=0，由图乙得R₁=100Ω。
并联电路各支路电压等于电源电压，故：
I₂ = U/R₂ = 8V/40Ω = 0.2A，
I₁ = U/R₁ = 8V/100Ω = 0.08A，
干路电流I = I₁ + I₂ = 0.08A + 0.2A = 0.28A；
（2）当电流表示数I'=0.4A时，R₂的电流不变，I₂=0.2A，
则R₁的电流I₁' = I' - I₂ = 0.4A - 0.2A = 0.2A，
此时R₁的阻值R₁' = U/I₁' = 8V/0.2A = 40Ω，
由图乙可知，R₁=40Ω时对应的压力F'=8N；
（3）电流表最大电流I_max=0.6A，此时R₂电流仍为0.2A，
故R₁允许的最大电流I₁_max = I_max - I₂ = 0.6A - 0.2A = 0.4A，
此时R₁最小阻值R₁_min = U/I₁_max = 8V/0.4A = 20Ω，
由图乙知，R₁=20Ω时对应的最大压力F_max=20N，
重物的最大质量m = G/g = F_max/g = 20N /10N/kg = 2kg。
【答案】
(1)0.28A；(2)8N；(3)2kg。
【知识点】
并联电路特点、欧姆定律、图像分析
【点评】
本题结合电子测力计的实际应用，考查并联电路规律与欧姆定律的综合应用，需准确分析电路结构，结合图像读取对应物理量，注重知识的实际运用，步骤清晰。
【难度系数】
0.5
【解析】
解：由图甲可知，R₁与R₂并联，电源电压U=8V，电流表测干路电流。
（1）待机状态时，压力F=0，由图乙得R₁=100Ω。
并联电路各支路电压等于电源电压，故：
I₂ = U/R₂ = 8V/40Ω = 0.2A，
I₁ = U/R₁ = 8V/100Ω = 0.08A，
干路电流I = I₁ + I₂ = 0.08A + 0.2A = 0.28A；
（2）当电流表示数I'=0.4A时，R₂的电流不变，I₂=0.2A，
则R₁的电流I₁' = I' - I₂ = 0.4A - 0.2A = 0.2A，
此时R₁的阻值R₁' = U/I₁' = 8V/0.2A = 40Ω，
由图乙可知，R₁=40Ω时对应的压力F'=8N；
（3）电流表最大电流I_max=0.6A，此时R₂电流仍为0.2A，
故R₁允许的最大电流I₁_max = I_max - I₂ = 0.6A - 0.2A = 0.4A，
此时R₁最小阻值R₁_min = U/I₁_max = 8V/0.4A = 20Ω，
由图乙知，R₁=20Ω时对应的最大压力F_max=20N，
重物的最大质量m = G/g = F_max/g = 20N /10N/kg = 2kg。
【答案】
(1)0.28A；(2)8N；(3)2kg。
【知识点】
并联电路特点、欧姆定律、图像分析
【点评】
本题结合电子测力计的实际应用，考查并联电路规律与欧姆定律的综合应用，需准确分析电路结构，结合图像读取对应物理量，注重知识的实际运用，步骤清晰。
【难度系数】
0.5
