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16. 在如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关电路正常工作,一段时间后,发现电路中有一个电表的示数突然变大,电阻$R_1$或$R_2$有一处发生故障,其他元件仍保持完好.下列说法正确的是（
A.一定是$R_1$短路
B.一定是$R_2$短路
C.可能是$R_1$断路
D.可能是$R_2$断路
D
）A.一定是$R_1$短路
B.一定是$R_2$短路
C.可能是$R_1$断路
D.可能是$R_2$断路
答案
16.D
解析
【分析】
首先先明确电路的正常工作状态：由图可知，R₁与R₂串联，电流表测量串联电路中的电流，电压表测量R₂两端的电压。题目限定故障仅发生在R₁或R₂其中一处，故障类型为短路或断路，且只有一个电表的示数突然变大。我们可以将所有4种可能的故障（R₁短路、R₁断路、R₂短路、R₂断路）逐一代入电路，分别分析两个电表示数的变化，筛选出符合条件的故障情况，再逐一判断选项对错即可。
【解析】
我们对所有可能的故障逐一验证：
1. 若R₁短路：电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知电路电流变大，电流表示数变大；此时R₂两端电压等于电源电压，大于正常工作时的分压，电压表示数也变大，两个电表示数同时变大，不符合“只有一个电表示数变大”的条件，因此A选项错误。
2. 若R₂短路：电路总电阻减小，电流变大，电流表示数变大；此时电压表并联在短路的R₂两端，测量导线电压，示数变为0，相比正常工作时示数变小，仅电流表示数变大，符合条件，但该故障不是唯一符合条件的情况，因此“一定是R₂短路”的描述不成立，B选项错误。
3. 若R₁断路：整个电路断开，电流表和电压表都没有完整的电流通路，两个电表示数都变为0，相比正常工作时示数都变小，不符合条件，因此C选项错误。
4. 若R₂断路：电路断开，电流表示数变为0，示数变小；此时电压表通过R₁连接到电源两端，测量电源电压，示数相比正常工作时的R₂分压变大，仅电压表示数变大，符合“只有一个电表示数变大”的条件，因此该故障是可能发生的，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路故障分析
欧姆定律应用
电压表的使用
【点评】
本题是初中物理典型的单故障电路分析题，解题的核心思路是枚举所有限定范围内的故障，逐一验证电表示数的变化是否符合题干条件，避免凭直觉判断故障。易错点是容易忽略R₂断路时电压表串联测电源电压的示数变化，误选错误选项。
【难度系数】
0.6
首先先明确电路的正常工作状态：由图可知，R₁与R₂串联，电流表测量串联电路中的电流，电压表测量R₂两端的电压。题目限定故障仅发生在R₁或R₂其中一处，故障类型为短路或断路，且只有一个电表的示数突然变大。我们可以将所有4种可能的故障（R₁短路、R₁断路、R₂短路、R₂断路）逐一代入电路，分别分析两个电表示数的变化，筛选出符合条件的故障情况，再逐一判断选项对错即可。
【解析】
我们对所有可能的故障逐一验证：
1. 若R₁短路：电路总电阻减小，电源电压不变，由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$可知电路电流变大，电流表示数变大；此时R₂两端电压等于电源电压，大于正常工作时的分压，电压表示数也变大，两个电表示数同时变大，不符合“只有一个电表示数变大”的条件，因此A选项错误。
2. 若R₂短路：电路总电阻减小，电流变大，电流表示数变大；此时电压表并联在短路的R₂两端，测量导线电压，示数变为0，相比正常工作时示数变小，仅电流表示数变大，符合条件，但该故障不是唯一符合条件的情况，因此“一定是R₂短路”的描述不成立，B选项错误。
3. 若R₁断路：整个电路断开，电流表和电压表都没有完整的电流通路，两个电表示数都变为0，相比正常工作时示数都变小，不符合条件，因此C选项错误。
4. 若R₂断路：电路断开，电流表示数变为0，示数变小；此时电压表通过R₁连接到电源两端，测量电源电压，示数相比正常工作时的R₂分压变大，仅电压表示数变大，符合“只有一个电表示数变大”的条件，因此该故障是可能发生的，D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
串联电路故障分析
欧姆定律应用
电压表的使用
【点评】
本题是初中物理典型的单故障电路分析题，解题的核心思路是枚举所有限定范围内的故障，逐一验证电表示数的变化是否符合题干条件，避免凭直觉判断故障。易错点是容易忽略R₂断路时电压表串联测电源电压的示数变化，误选错误选项。
【难度系数】
0.6
17. 如图甲所示,电源电压恒定不变,$R_1$ 为定值电阻,$R_2$ 为滑动变阻器. 闭合开关 S,将滑片 P 从最右端逐渐移到最左端,记录电流表、电压表的示数,并根据记录的数据作出 $R_1$ 和 $R_2$ 的 $U$-$I$关系图像如图乙所示,则下列说法正确的是（
A.图Ⅱ为 $R_2$ 的 $U$-$I$ 图像
B.当 $R_2=R_1$ 时,电流的大小为 $0.2\mathrm{A}$
C.电源电压为 $8\mathrm{V}$
D.$R_1$ 的阻值为 $30\Omega$
C
）A.图Ⅱ为 $R_2$ 的 $U$-$I$ 图像
B.当 $R_2=R_1$ 时,电流的大小为 $0.2\mathrm{A}$
C.电源电压为 $8\mathrm{V}$
D.$R_1$ 的阻值为 $30\Omega$
答案
17.C
解析
【分析】
首先先明确甲图的电路连接：R₁与R₂串联，电流表测量串联电路的电流，电压表V₁测定值电阻R₁两端的电压，电压表V₂测滑动变阻器R₂两端的电压。接下来分析滑片移动时的电压变化规律：当滑片P从最右端向最左端移动，R₂接入电路的电阻逐渐变小，电路总电阻变小，电流逐渐变大。定值电阻R₁的电压满足U₁=IR₁，会随电流增大而升高，因此U-I图像中随电流增大电压上升的图线对应R₁，随电流增大电压下降的图线对应R₂，据此先判断两条图线的归属。再利用串联电路总电压等于两部分电压之和的规律，取同一电流下两个电阻的电压相加即可得到电源电压，结合欧姆定律计算R₁的阻值，逐一核对选项就能得到正确答案。
【解析】
1. 判断图像对应关系：
串联电路中电流增大时，定值电阻R₁的电压U₁=IR₁随电流增大而增大，滑动变阻器R₂的电压U₂=U总-U₁随电流增大而减小，因此上升的图线II是R₁的U-I图像，下降的图线I是R₂的U-I图像，A选项错误。
2. 计算电源电压：
串联电路总电压等于各部分电路电压之和，取两图线交点处电流I=0.4A，此时R₁两端电压U₁=4V，R₂两端电压U₂=4V，因此电源电压U=U₁+U₂=4V+4V=8V，C选项正确。
3. 计算R₁的阻值：
根据欧姆定律R=U/I，取R₁的U-I图线上I=0.2A、U₁=2V的点，可得R₁=U₁/I=2V/0.2A=10Ω，D选项错误。
4. 分析B选项：
当R₂=R₁时，串联分压可知两电阻两端电压相等，对应两图线的交点位置，此时电路电流为0.4A，不是0.2A，B选项错误。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律，欧姆定律，U-I图像分析
【点评】
本题结合串联动态电路和U-I图像综合考查电学基础规律，核心考点是区分定值电阻与滑动变阻器的U-I图像特征，利用串联分压规律求解物理量，易错点是混淆两条图线对应的电阻，解题时先通过电压随电流的变化趋势判断图线归属，就能快速突破难点。
【难度系数】
0.6
首先先明确甲图的电路连接：R₁与R₂串联，电流表测量串联电路的电流，电压表V₁测定值电阻R₁两端的电压，电压表V₂测滑动变阻器R₂两端的电压。接下来分析滑片移动时的电压变化规律：当滑片P从最右端向最左端移动，R₂接入电路的电阻逐渐变小，电路总电阻变小，电流逐渐变大。定值电阻R₁的电压满足U₁=IR₁，会随电流增大而升高，因此U-I图像中随电流增大电压上升的图线对应R₁，随电流增大电压下降的图线对应R₂，据此先判断两条图线的归属。再利用串联电路总电压等于两部分电压之和的规律，取同一电流下两个电阻的电压相加即可得到电源电压，结合欧姆定律计算R₁的阻值，逐一核对选项就能得到正确答案。
【解析】
1. 判断图像对应关系：
串联电路中电流增大时，定值电阻R₁的电压U₁=IR₁随电流增大而增大，滑动变阻器R₂的电压U₂=U总-U₁随电流增大而减小，因此上升的图线II是R₁的U-I图像，下降的图线I是R₂的U-I图像，A选项错误。
2. 计算电源电压：
串联电路总电压等于各部分电路电压之和，取两图线交点处电流I=0.4A，此时R₁两端电压U₁=4V，R₂两端电压U₂=4V，因此电源电压U=U₁+U₂=4V+4V=8V，C选项正确。
3. 计算R₁的阻值：
根据欧姆定律R=U/I，取R₁的U-I图线上I=0.2A、U₁=2V的点，可得R₁=U₁/I=2V/0.2A=10Ω，D选项错误。
4. 分析B选项：
当R₂=R₁时，串联分压可知两电阻两端电压相等，对应两图线的交点位置，此时电路电流为0.4A，不是0.2A，B选项错误。
综上，正确选项为C。
【答案】
C
【知识点】
串联电路电压规律，欧姆定律，U-I图像分析
【点评】
本题结合串联动态电路和U-I图像综合考查电学基础规律，核心考点是区分定值电阻与滑动变阻器的U-I图像特征，利用串联分压规律求解物理量，易错点是混淆两条图线对应的电阻，解题时先通过电压随电流的变化趋势判断图线归属，就能快速突破难点。
【难度系数】
0.6
18.(2024·盐城模拟)如图是小明探究“电流一定时,电压与电阻的关系”的实验电路图.已知电源电压$U=15\mathrm{V}$,滑动变阻器上标有“$20\Omega\quad3\mathrm{A}$”字样(实际最大阻值略小于$20\Omega$),实验中所用的四个定值电阻的阻值分别为$5\Omega$、$10\Omega$、$15\Omega$、$20\Omega$.为了使这四个电阻都能为实验所用,电路中电流表选择的量程和应控制的电流最合理的是（
A.$0∼0.6\mathrm{A}\quad0.5\mathrm{A}$
B.$0∼3\mathrm{A}\quad0.8\mathrm{A}$
C.$0∼3\mathrm{A}\quad0.7\mathrm{A}$
D.$0∼3\mathrm{A}\quad0.75\mathrm{A}$
C
）A.$0∼0.6\mathrm{A}\quad0.5\mathrm{A}$
B.$0∼3\mathrm{A}\quad0.8\mathrm{A}$
C.$0∼3\mathrm{A}\quad0.7\mathrm{A}$
D.$0∼3\mathrm{A}\quad0.75\mathrm{A}$
答案
18.C
解析
【分析】
这道题的核心是利用串联电路规律推导恒定电流的合理取值范围，保证四个定值电阻都能接入电路完成实验，解题思路如下：
1. 先明确电路结构：ab间接入定值电阻后，和滑动变阻器串联，电流表测电路总电流，实验要求全程维持电流恒定为I。
2. 根据欧姆定律，电路总电阻R总=U总/I=15V/I，因此滑动变阻器需要接入的阻值满足R滑=R总-R定=15V/I - R定。
3. 推导两个临界条件：
① 接入最小的5Ω定值电阻时，所需滑动变阻器的阻值是所有情况里最大的，这个最大值不能超过滑动变阻器的实际最大阻值（略小于20Ω），由此可以算出电流的下限。
② 接入最大的20Ω定值电阻时，总电阻不可能小于20Ω，由此可以算出电流的上限。
4. 得到电流的合理区间后，逐一匹配选项即可选出正确答案。
【解析】
解：探究电流一定时电压与电阻的关系，需控制电路电流恒定为I，定值电阻与滑动变阻器串联，电源电压U=15V：
1. 当接入最小定值电阻R₁=5Ω时，滑动变阻器需要接入的阻值为：
$R_{\mathrm{滑}} = \frac{U}{I} - R_1$
已知滑动变阻器实际最大阻值略小于20Ω，因此$R_{\mathrm{滑}}＜20\Omega$，代入得：
$\frac{15\mathrm{V}}{I} - 5\Omega ＜ 20\Omega$
解得：$I ＞ 0.6\mathrm{A}$。
2. 当接入最大定值电阻R₄=20Ω时，滑动变阻器接入阻值$R_{\mathrm{滑}}\ge0$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_4+R_{\mathrm{滑}}\ge20\Omega$，因此电路电流：
$I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} \le \frac{15\mathrm{V}}{20\Omega}=0.75\mathrm{A}$
实验中滑动变阻器接入阻值不能为0，因此实际可实现的恒定电流必须小于0.75A。
3. 综上，设定的恒定电流需要满足$0.6\mathrm{A}＜I＜0.75\mathrm{A}$：
选项A：0.5A＜0.6A，接入5Ω电阻时需要滑动变阻器阻值为25Ω，超出滑动变阻器最大阻值，不可行；
选项B：0.8A＞0.75A，接入20Ω电阻时总电阻仅需18.75Ω，小于定值电阻20Ω，不可能实现；
选项D：0.75A，接入20Ω电阻时滑动变阻器需要接入阻值为0，不符合实验操作要求，不可行；
选项C：0.7A满足$0.6\mathrm{A}＜0.7\mathrm{A}＜0.75\mathrm{A}$，所有电阻接入都可通过调节滑动变阻器达到设定电流，且电流超过0~0.6A量程上限，电流表选择0~3A量程完全合理。
【答案】C
【知识点】串联电路规律，欧姆定律应用
【点评】本题容易出现的错误是只考虑单个临界条件，忽略四个定值电阻全部可用的约束，需要同时兼顾小电阻对应的滑动变阻器阻值上限、大电阻对应的电流上限两个条件，对串联电路的综合分析能力有一定考察。
【难度系数】0.5
这道题的核心是利用串联电路规律推导恒定电流的合理取值范围，保证四个定值电阻都能接入电路完成实验，解题思路如下：
1. 先明确电路结构：ab间接入定值电阻后，和滑动变阻器串联，电流表测电路总电流，实验要求全程维持电流恒定为I。
2. 根据欧姆定律，电路总电阻R总=U总/I=15V/I，因此滑动变阻器需要接入的阻值满足R滑=R总-R定=15V/I - R定。
3. 推导两个临界条件：
① 接入最小的5Ω定值电阻时，所需滑动变阻器的阻值是所有情况里最大的，这个最大值不能超过滑动变阻器的实际最大阻值（略小于20Ω），由此可以算出电流的下限。
② 接入最大的20Ω定值电阻时，总电阻不可能小于20Ω，由此可以算出电流的上限。
4. 得到电流的合理区间后，逐一匹配选项即可选出正确答案。
【解析】
解：探究电流一定时电压与电阻的关系，需控制电路电流恒定为I，定值电阻与滑动变阻器串联，电源电压U=15V：
1. 当接入最小定值电阻R₁=5Ω时，滑动变阻器需要接入的阻值为：
$R_{\mathrm{滑}} = \frac{U}{I} - R_1$
已知滑动变阻器实际最大阻值略小于20Ω，因此$R_{\mathrm{滑}}＜20\Omega$，代入得：
$\frac{15\mathrm{V}}{I} - 5\Omega ＜ 20\Omega$
解得：$I ＞ 0.6\mathrm{A}$。
2. 当接入最大定值电阻R₄=20Ω时，滑动变阻器接入阻值$R_{\mathrm{滑}}\ge0$，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_4+R_{\mathrm{滑}}\ge20\Omega$，因此电路电流：
$I = \frac{U}{R_{\mathrm{总}}} \le \frac{15\mathrm{V}}{20\Omega}=0.75\mathrm{A}$
实验中滑动变阻器接入阻值不能为0，因此实际可实现的恒定电流必须小于0.75A。
3. 综上，设定的恒定电流需要满足$0.6\mathrm{A}＜I＜0.75\mathrm{A}$：
选项A：0.5A＜0.6A，接入5Ω电阻时需要滑动变阻器阻值为25Ω，超出滑动变阻器最大阻值，不可行；
选项B：0.8A＞0.75A，接入20Ω电阻时总电阻仅需18.75Ω，小于定值电阻20Ω，不可能实现；
选项D：0.75A，接入20Ω电阻时滑动变阻器需要接入阻值为0，不符合实验操作要求，不可行；
选项C：0.7A满足$0.6\mathrm{A}＜0.7\mathrm{A}＜0.75\mathrm{A}$，所有电阻接入都可通过调节滑动变阻器达到设定电流，且电流超过0~0.6A量程上限，电流表选择0~3A量程完全合理。
【答案】C
【知识点】串联电路规律，欧姆定律应用
【点评】本题容易出现的错误是只考虑单个临界条件，忽略四个定值电阻全部可用的约束，需要同时兼顾小电阻对应的滑动变阻器阻值上限、大电阻对应的电流上限两个条件，对串联电路的综合分析能力有一定考察。
【难度系数】0.5
19. 小明利用如图所示的电路探究“导体中电流跟电阻的关系”，电源电压保持不变，更换阻值不同的电阻$R_{2}$，通过调节滑动变阻器接入电路的电阻$R_{1}$，正确完成实验，记录各次实验中电压表示数$U$和电流表示数$I$. 描点画出下列四幅图，其中最接近实际的是（
B
）答案
19.B
解析
【分析】
首先明确电路连接：滑动变阻器R₁与定值电阻R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测量R₂两端的电压。本实验探究电流与电阻的关系，根据控制变量法，实验过程中必须始终保持R₂两端的电压不变，电源总电压恒定。接下来逐个推导各选项对应的物理量关系：
1. 对A选项：纵坐标为电流I，横坐标为R₂，由于R₂两端电压U保持不变，由欧姆定律I=U/R₂可知，I与R₂成反比例关系，不是线性递减的直线，因此A不符合实际。
2. 对B选项：纵坐标为R₂，横坐标为R₁，根据串联电路电压规律，电源总电压U总=U₁+U，其中U是R₂两端控制不变的电压，U₁是滑动变阻器两端的电压，U₁=U总-U为定值。串联电路电流相等，因此U₁/U = R₁/R₂，代入U₁为定值、U为定值，可得R₂=(U/U₁)R₁，即R₂与R₁成正比，是倾斜上升的直线，符合图像特征。
3. 对C选项：纵坐标为电流I，横坐标为R₁，滑动变阻器阻值R₁增大时，总电阻R总=R₁+R₂增大，电源电压不变，电路电流I必然减小，不可能保持恒定，因此C不符合实际。
4. 对D选项：纵坐标为R₂两端电压U，横坐标为R₂，实验要求控制R₂两端电压U不变，不会随R₂的增大而线性减小，因此D不符合实际。
综上可以判断正确选项为B。
【解析】
由电路图可知，R₁与R₂串联，电流表测电路电流，电压表测R₂两端电压：
探究电流与电阻的关系时，需控制R₂两端电压U保持不变，电源电压U总恒定。
选项A：由I=U/R₂，U不变时I与R₂成反比，不是线性递减直线，A错误；
选项B：串联电路中，滑动变阻器两端电压U₁=U总-U，为定值，由串联分压规律U₁/U = R₁/R₂，可得R₂ = (U/(U总-U))·R₁，U、U总均为定值，因此R₂与R₁成正比，图像为倾斜上升的直线，B正确；
选项C：总电阻R=R₁+R₂，由I=U总/R可知，R₁增大时总电阻增大，电流I减小，不可能恒定不变，C错误；
选项D：实验过程中始终控制R₂两端电压U不变，不会随R₂增大而减小，D错误。
【答案】B
【知识点】
欧姆定律应用，串联分压规律，控制变量法
【点评】
本题围绕探究电流与电阻关系的实验展开，核心是抓住实验中“控制定值电阻两端电压不变”的操作要求，结合串联电路规律推导各物理量的函数关系，避免脱离实验实际直接套用欧姆定律误判选项，对学生的数理结合推导能力有一定要求。
【难度系数】0.4
首先明确电路连接：滑动变阻器R₁与定值电阻R₂串联，电流表测电路总电流，电压表测量R₂两端的电压。本实验探究电流与电阻的关系，根据控制变量法，实验过程中必须始终保持R₂两端的电压不变，电源总电压恒定。接下来逐个推导各选项对应的物理量关系：
1. 对A选项：纵坐标为电流I，横坐标为R₂，由于R₂两端电压U保持不变，由欧姆定律I=U/R₂可知，I与R₂成反比例关系，不是线性递减的直线，因此A不符合实际。
2. 对B选项：纵坐标为R₂，横坐标为R₁，根据串联电路电压规律，电源总电压U总=U₁+U，其中U是R₂两端控制不变的电压，U₁是滑动变阻器两端的电压，U₁=U总-U为定值。串联电路电流相等，因此U₁/U = R₁/R₂，代入U₁为定值、U为定值，可得R₂=(U/U₁)R₁，即R₂与R₁成正比，是倾斜上升的直线，符合图像特征。
3. 对C选项：纵坐标为电流I，横坐标为R₁，滑动变阻器阻值R₁增大时，总电阻R总=R₁+R₂增大，电源电压不变，电路电流I必然减小，不可能保持恒定，因此C不符合实际。
4. 对D选项：纵坐标为R₂两端电压U，横坐标为R₂，实验要求控制R₂两端电压U不变，不会随R₂的增大而线性减小，因此D不符合实际。
综上可以判断正确选项为B。
【解析】
由电路图可知，R₁与R₂串联，电流表测电路电流，电压表测R₂两端电压：
探究电流与电阻的关系时，需控制R₂两端电压U保持不变，电源电压U总恒定。
选项A：由I=U/R₂，U不变时I与R₂成反比，不是线性递减直线，A错误；
选项B：串联电路中，滑动变阻器两端电压U₁=U总-U，为定值，由串联分压规律U₁/U = R₁/R₂，可得R₂ = (U/(U总-U))·R₁，U、U总均为定值，因此R₂与R₁成正比，图像为倾斜上升的直线，B正确；
选项C：总电阻R=R₁+R₂，由I=U总/R可知，R₁增大时总电阻增大，电流I减小，不可能恒定不变，C错误；
选项D：实验过程中始终控制R₂两端电压U不变，不会随R₂增大而减小，D错误。
【答案】B
【知识点】
欧姆定律应用，串联分压规律，控制变量法
【点评】
本题围绕探究电流与电阻关系的实验展开，核心是抓住实验中“控制定值电阻两端电压不变”的操作要求，结合串联电路规律推导各物理量的函数关系，避免脱离实验实际直接套用欧姆定律误判选项，对学生的数理结合推导能力有一定要求。
【难度系数】0.4
