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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 $断路
答案
16.D
解析
【分析】首先明确电路结构：R₁与R₂串联，电流表测电路中的电流，电压表测R₂两端的电压。故障为R₁或R₂单一故障（短路或断路），且故障后只有一个电表示数变大，需逐一分析各故障情况：
1. 若R₁短路：总电阻减小，电流变大（电流表示数变大）；电压表测R₂电压，此时等于电源电压，比原来大（电压表示数也变大），两表均变大，不符合题意。
2. 若R₂短路：总电阻减小，电流变大（电流表示数变大）；电压表测短路的R₂，示数变为0（变小），一表变大一表变小，不符合题意。
3. 若R₁断路：电路断开，电流为0（电流表示数变小）；电压表无法接到电源负极，示数为0（变小），两表均变小，不符合题意。
4. 若R₂断路：电路断开，电流为0（电流表示数变小）；电压表通过R₁接到电源两端，测电源电压，示数从原来的R₂分压变为电源电压（变大），仅电压表示数变大，符合题意。
【解析】根据对各故障的分析，只有R₂断路时满足“一个电表示数突然变大”的条件，因此故障可能是R₂断路，对应选项D。
【答案】D
【知识点】串联电路故障分析、电流表与电压表的使用
【点评】本题考查串联电路的故障分析，需明确电表测量对象，逐一分析短路、断路故障对电表示数的影响，关键是掌握串联电路故障的判断逻辑，尤其是断路时电压表的示数变化规律。
【难度系数】0.5
1. 若R₁短路：总电阻减小，电流变大（电流表示数变大）；电压表测R₂电压，此时等于电源电压，比原来大（电压表示数也变大），两表均变大，不符合题意。
2. 若R₂短路：总电阻减小，电流变大（电流表示数变大）；电压表测短路的R₂，示数变为0（变小），一表变大一表变小，不符合题意。
3. 若R₁断路：电路断开，电流为0（电流表示数变小）；电压表无法接到电源负极，示数为0（变小），两表均变小，不符合题意。
4. 若R₂断路：电路断开，电流为0（电流表示数变小）；电压表通过R₁接到电源两端，测电源电压，示数从原来的R₂分压变为电源电压（变大），仅电压表示数变大，符合题意。
【解析】根据对各故障的分析，只有R₂断路时满足“一个电表示数突然变大”的条件，因此故障可能是R₂断路，对应选项D。
【答案】D
【知识点】串联电路故障分析、电流表与电压表的使用
【点评】本题考查串联电路的故障分析，需明确电表测量对象，逐一分析短路、断路故障对电表示数的影响，关键是掌握串联电路故障的判断逻辑，尤其是断路时电压表的示数变化规律。
【难度系数】0.5
17.如图甲所示，电源电压恒定不变，$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$时，电流的大小为0.2A
C.电源电压为8V
D.$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0.2A
C.电源电压为8V
D.$R_1$的阻值为$30\Omega$
答案
17.C
解析
【分析】首先明确电路：甲图中$R_1$与$R_2$串联，电流表测电路电流，电压表$\mathrm{V}_1$测$R_1$两端电压，$\mathrm{V}_2$测$R_2$两端电压。当滑片左移，$R_2$阻值减小，电路电流$I$增大，根据$U=IR$，定值电阻$R_1$的电压随$I$增大而增大，滑动变阻器$R_2$的电压随$I$增大而减小，因此图乙中上升的图线Ⅱ对应$R_1$的$U-I$图像，下降的图线Ⅰ对应$R_2$的$U-I$图像。串联电路总电压等于各部分电压之和，电源电压为$R_1$和$R_2$两端电压之和，结合图像交点可求电源电压，再通过欧姆定律计算$R_1$阻值，逐一分析选项即可。
【解析】
1. 判断图线对应电阻：
串联电路中，电流$I$增大时，定值电阻$R_1$的电压$U_1=IR_1$增大，滑动变阻器$R_2$的电压$U_2=U-U_1$减小，因此图乙中图Ⅱ为$R_1$的$U-I$图像，图Ⅰ为$R_2$的$U-I$图像，故选项A错误。
2. 计算电源电压：
串联电路总电压$U=U_1+U_2$，两图线交点处电流$I=0.4\,\mathrm{A}$，此时$U_1=4\,\mathrm{V}$，$U_2=4\,\mathrm{V}$，因此电源电压$U=4\,\mathrm{V}+4\,\mathrm{V}=8\,\mathrm{V}$，故选项C正确。
3. 计算$R_1$阻值：
由图Ⅱ（$R_1$的$U-I$图像），当$I=0.8\,\mathrm{A}$时，$U_1=8\,\mathrm{V}$，根据欧姆定律$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{8\,\mathrm{V}}{0.8\,\mathrm{A}}=10\,\Omega$，故选项D错误。
4. 分析选项B：
当$R_2=R_1=10\,\Omega$时，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=20\,\Omega$，电路电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{8\,\mathrm{V}}{20\,\Omega}=0.4\,\mathrm{A}≠0.2\,\mathrm{A}$，故选项B错误。
综上，正确答案为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】本题结合串联电路特点与U-I图像考查欧姆定律的应用，关键是明确各图线对应的电阻，利用串联总电压等于各部分电压之和求解电源电压，难度适中，需掌握电路分析与图像解读的基本方法。
【难度系数】0.6
【解析】
1. 判断图线对应电阻：
串联电路中，电流$I$增大时，定值电阻$R_1$的电压$U_1=IR_1$增大，滑动变阻器$R_2$的电压$U_2=U-U_1$减小，因此图乙中图Ⅱ为$R_1$的$U-I$图像，图Ⅰ为$R_2$的$U-I$图像，故选项A错误。
2. 计算电源电压：
串联电路总电压$U=U_1+U_2$，两图线交点处电流$I=0.4\,\mathrm{A}$，此时$U_1=4\,\mathrm{V}$，$U_2=4\,\mathrm{V}$，因此电源电压$U=4\,\mathrm{V}+4\,\mathrm{V}=8\,\mathrm{V}$，故选项C正确。
3. 计算$R_1$阻值：
由图Ⅱ（$R_1$的$U-I$图像），当$I=0.8\,\mathrm{A}$时，$U_1=8\,\mathrm{V}$，根据欧姆定律$R_1=\frac{U_1}{I}=\frac{8\,\mathrm{V}}{0.8\,\mathrm{A}}=10\,\Omega$，故选项D错误。
4. 分析选项B：
当$R_2=R_1=10\,\Omega$时，总电阻$R_{\mathrm{总}}=R_1+R_2=20\,\Omega$，电路电流$I=\frac{U}{R_{\mathrm{总}}}=\frac{8\,\mathrm{V}}{20\,\Omega}=0.4\,\mathrm{A}≠0.2\,\mathrm{A}$，故选项B错误。
综上，正确答案为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】本题结合串联电路特点与U-I图像考查欧姆定律的应用，关键是明确各图线对应的电阻，利用串联总电压等于各部分电压之和求解电源电压，难度适中，需掌握电路分析与图像解读的基本方法。
【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“$20\Omega$ 3A”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.$0∼0.6\mathrm{A}$ $0.5\mathrm{A}$
B.$0∼3\mathrm{A}$ $0.8\mathrm{A}$
C.$0∼3\mathrm{A}$ $0.7\mathrm{A}$
D.$0∼3\mathrm{A}$ $0.75\mathrm{A}$
C
)A.$0∼0.6\mathrm{A}$ $0.5\mathrm{A}$
B.$0∼3\mathrm{A}$ $0.8\mathrm{A}$
C.$0∼3\mathrm{A}$ $0.7\mathrm{A}$
D.$0∼3\mathrm{A}$ $0.75\mathrm{A}$
答案
18.C
解析
【分析】
要探究“电流一定时，电压与电阻的关系”，需控制电路电流I不变，对每个定值电阻R，滑动变阻器需调节至合适阻值，满足$R_{滑}=\frac{U}{I}-R$，且滑动变阻器的阻值不能超过其最大允许阻值（略小于20Ω），同时电流表量程需能承受电流。首先推导控制电流的合理范围：①对最小定值电阻$R=5\Omega$，需$R_{滑}=\frac{15V}{I}-5\Omega ＜20\Omega$，解得$I＞0.6A$；②对最大定值电阻$R=20\Omega$，需$R_{滑}=\frac{15V}{I}-20\Omega ≥0$，解得$I≤0.75A$。因此控制电流需在$0.6A＜I≤0.75A$之间，再结合电流表量程判断选项合理性。
【解析】
1. 分析选项A：控制电流0.5A，小于0.6A。当$R=5\Omega$时，滑动变阻器需接入的阻值$R_{滑}=\frac{15V}{0.5A}-5\Omega=25\Omega$，超过滑动变阻器最大阻值（略小于20Ω），无法满足，排除A。
2. 分析选项B：控制电流0.8A，大于0.75A。当$R=20\Omega$时，总电阻需为$R_{总}=\frac{15V}{0.8A}=18.75\Omega$，小于定值电阻20Ω，滑动变阻器阻值为负，不可能，排除B。
3. 分析选项D：控制电流0.75A，虽在范围内，但当$R=20\Omega$时，滑动变阻器需接入0Ω，且当$R=5\Omega$时，滑动变阻器需接入15Ω，虽满足，但滑动变阻器实际最大阻值略小于20Ω，若滑动变阻器有微小误差，可能无法正常调节，且电流接近上限，合理性不足。
4. 分析选项C：控制电流0.7A，在$0.6A＜I≤0.75A$范围内。当$R=5\Omega$时，$R_{滑}=\frac{15V}{0.7A}-5\Omega\approx16.4\Omega$，小于滑动变阻器最大阻值（略小于20Ω）；当$R=20\Omega$时，$R_{滑}=\frac{15V}{0.7A}-20\Omega\approx1.4\Omega$，可正常调节；电流表选0~3A量程，能承受0.7A电流，符合要求。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器使用、探究电流与电阻的关系
【点评】
本题考查探究电流与电阻关系的实验，核心是控制电流不变，需结合欧姆定律推导滑动变阻器的阻值范围，进而确定合理的电流和电流表量程，需注意滑动变阻器的实际最大阻值限制，避免计算错误。
【难度系数】
0.5
要探究“电流一定时，电压与电阻的关系”，需控制电路电流I不变，对每个定值电阻R，滑动变阻器需调节至合适阻值，满足$R_{滑}=\frac{U}{I}-R$，且滑动变阻器的阻值不能超过其最大允许阻值（略小于20Ω），同时电流表量程需能承受电流。首先推导控制电流的合理范围：①对最小定值电阻$R=5\Omega$，需$R_{滑}=\frac{15V}{I}-5\Omega ＜20\Omega$，解得$I＞0.6A$；②对最大定值电阻$R=20\Omega$，需$R_{滑}=\frac{15V}{I}-20\Omega ≥0$，解得$I≤0.75A$。因此控制电流需在$0.6A＜I≤0.75A$之间，再结合电流表量程判断选项合理性。
【解析】
1. 分析选项A：控制电流0.5A，小于0.6A。当$R=5\Omega$时，滑动变阻器需接入的阻值$R_{滑}=\frac{15V}{0.5A}-5\Omega=25\Omega$，超过滑动变阻器最大阻值（略小于20Ω），无法满足，排除A。
2. 分析选项B：控制电流0.8A，大于0.75A。当$R=20\Omega$时，总电阻需为$R_{总}=\frac{15V}{0.8A}=18.75\Omega$，小于定值电阻20Ω，滑动变阻器阻值为负，不可能，排除B。
3. 分析选项D：控制电流0.75A，虽在范围内，但当$R=20\Omega$时，滑动变阻器需接入0Ω，且当$R=5\Omega$时，滑动变阻器需接入15Ω，虽满足，但滑动变阻器实际最大阻值略小于20Ω，若滑动变阻器有微小误差，可能无法正常调节，且电流接近上限，合理性不足。
4. 分析选项C：控制电流0.7A，在$0.6A＜I≤0.75A$范围内。当$R=5\Omega$时，$R_{滑}=\frac{15V}{0.7A}-5\Omega\approx16.4\Omega$，小于滑动变阻器最大阻值（略小于20Ω）；当$R=20\Omega$时，$R_{滑}=\frac{15V}{0.7A}-20\Omega\approx1.4\Omega$，可正常调节；电流表选0~3A量程，能承受0.7A电流，符合要求。
【答案】
C
【知识点】
欧姆定律、滑动变阻器使用、探究电流与电阻的关系
【点评】
本题考查探究电流与电阻关系的实验，核心是控制电流不变，需结合欧姆定律推导滑动变阻器的阻值范围，进而确定合理的电流和电流表量程，需注意滑动变阻器的实际最大阻值限制，避免计算错误。
【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（
）
）答案
19.B
解析
【分析】
首先明确电路结构：滑动变阻器$R_1$与定值电阻$R_2$串联，电流表测电路总电流，电压表测定值电阻$R_2$两端的电压。探究“导体中电流跟电阻的关系”时，需控制$R_2$两端的电压不变，更换不同阻值的$R_2$，调节$R_1$使$R_2$两端电压保持恒定。结合串联电路规律和欧姆定律分析各选项：
1. 选项A：若控制$R_2$两端电压$U_2$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U_2}{R_2}$，电流$I$与$R_2$成反比，并非线性关系，A图为线性下降，不符合实际；
2. 选项B：串联电路中，滑动变阻器两端电压$U_1=U_{总}-U_2$（$U_{总}$为电源电压，$U_2$恒定），电路电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_2}{R_2}$，整理得$R_2=\frac{U_2}{U_1}R_1$，因$U_2$、$U_1$均为定值，故$R_2$与$R_1$成正比，B图为$R_2$随$R_1$线性增大，符合实际；
3. 选项C：总电阻$R_{总}=R_1+R_2$，电流$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}$，$R_1$增大时总电阻增大，电流$I$应减小，C图中$I$不变，不符合；
4. 选项D：实验中需控制$R_2$两端电压（电压表示数）恒定，D图中电压随$R_2$增大而减小，不符合。
【解析】
电路中$R_1$与$R_2$串联，电源电压$U_{总}$不变，探究电流与电阻关系时需保持$R_2$两端电压$U_2$恒定：
选项A：由$I=\frac{U_2}{R_2}$，$I$与$R_2$成反比，A图为线性关系，错误；
选项B：串联电路中$U_1=U_{总}-U_2$（定值），电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_2}{R_2}$，推导得$R_2=\frac{U_2}{U_1}R_1$，$R_2$与$R_1$成正比，图像为过原点的直线，B图符合，正确；
选项C：$I=\frac{U_{总}}{R_1+R_2}$，$R_1$增大时$I$减小，C图中$I$不变，错误；
选项D：实验中$R_2$两端电压$U_2$恒定，D图中电压随$R_2$变化，错误。
【答案】
B
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、探究电流与电阻的关系
【点评】
本题结合探究电流与电阻关系的实验，考查串联电路特点和欧姆定律的应用，关键是明确实验中控制变量的要求，分析各物理量间的函数关系，判断图像是否符合规律。
【难度系数】
0.5
首先明确电路结构：滑动变阻器$R_1$与定值电阻$R_2$串联，电流表测电路总电流，电压表测定值电阻$R_2$两端的电压。探究“导体中电流跟电阻的关系”时，需控制$R_2$两端的电压不变，更换不同阻值的$R_2$，调节$R_1$使$R_2$两端电压保持恒定。结合串联电路规律和欧姆定律分析各选项：
1. 选项A：若控制$R_2$两端电压$U_2$不变，根据欧姆定律$I=\frac{U_2}{R_2}$，电流$I$与$R_2$成反比，并非线性关系，A图为线性下降，不符合实际；
2. 选项B：串联电路中，滑动变阻器两端电压$U_1=U_{总}-U_2$（$U_{总}$为电源电压，$U_2$恒定），电路电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_2}{R_2}$，整理得$R_2=\frac{U_2}{U_1}R_1$，因$U_2$、$U_1$均为定值，故$R_2$与$R_1$成正比，B图为$R_2$随$R_1$线性增大，符合实际；
3. 选项C：总电阻$R_{总}=R_1+R_2$，电流$I=\frac{U_{总}}{R_{总}}$，$R_1$增大时总电阻增大，电流$I$应减小，C图中$I$不变，不符合；
4. 选项D：实验中需控制$R_2$两端电压（电压表示数）恒定，D图中电压随$R_2$增大而减小，不符合。
【解析】
电路中$R_1$与$R_2$串联，电源电压$U_{总}$不变，探究电流与电阻关系时需保持$R_2$两端电压$U_2$恒定：
选项A：由$I=\frac{U_2}{R_2}$，$I$与$R_2$成反比，A图为线性关系，错误；
选项B：串联电路中$U_1=U_{总}-U_2$（定值），电流$I=\frac{U_1}{R_1}=\frac{U_2}{R_2}$，推导得$R_2=\frac{U_2}{U_1}R_1$，$R_2$与$R_1$成正比，图像为过原点的直线，B图符合，正确；
选项C：$I=\frac{U_{总}}{R_1+R_2}$，$R_1$增大时$I$减小，C图中$I$不变，错误；
选项D：实验中$R_2$两端电压$U_2$恒定，D图中电压随$R_2$变化，错误。
【答案】
B
【知识点】
串联电路规律、欧姆定律、探究电流与电阻的关系
【点评】
本题结合探究电流与电阻关系的实验，考查串联电路特点和欧姆定律的应用，关键是明确实验中控制变量的要求，分析各物理量间的函数关系，判断图像是否符合规律。
【难度系数】
0.5
