Question

11．小明要測量某未知電阻的阻值（整個實驗過程中電源電壓保持不變）．

（1）按照圖甲電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)很大．電路中出現(xiàn)的故障原因是電阻R₀斷路．排除故障后，電流表和電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則R₀=6Ω．接下來小明調(diào)整變阻器的滑片繼續(xù)測量，這樣做的目的是多次測量求平均值減小誤差．
（2）小明想利用這些器材測量另一個未知電阻R_x的阻值，但發(fā)現(xiàn)電流表已經(jīng)損壞．小華幫他設計另一個實驗方案：利用圖丙所示的電路，先閉合開關(guān)S、S₁，記下電壓表的示數(shù)U₁，再斷開S₁，記下電壓表示數(shù)U₂．則R_x=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀（表達式用測得的量與已知量表示）．
（3）利用甲的電路還可以探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”．在探究“電流跟電阻的關(guān)系”時，滑動變阻器除了具有保護電路的作用外，主要是為了控制定值電阻R₀兩端的電壓不變．

Answer 1

分析 （1）正確連接電路后，電壓表有示數(shù)說明兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分斷路；根據(jù)電表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出R₀的阻值，多次測量求平均值可以減小實驗誤差；
（2）由圖丙電路圖可知，閉合開關(guān)S、S₁時，電路為R₀的簡單電路，電壓表測電源的電壓；再斷開S₁時，R₀與R_x串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點求出R_x兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律表示出電路中的電流，利用串聯(lián)電路的電流特點得出等式即可求出R_x的阻值；
（3）探究電流跟電阻之間的關(guān)系時應控制電阻兩端的電壓不變，可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器接入電路中的電阻達到這一目的．

解答 解：（1）按照圖甲電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，小明發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，但電壓表示數(shù)很大，說明電壓表并聯(lián)部分斷路，即故障原因是電阻R₀斷路；
由圖乙所示可知，電流表量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A，
電壓表量程為0～3V，分度值為0.1V示數(shù)為2.4V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻阻值R₀=$\frac{{U}_{0}}{{I}_{0}}$=$\frac{2.4V}{0.4A}$=6Ω；
小明調(diào)整變阻器的滑片繼續(xù)測量的目的是：多次測量求平均值減小誤差．
（2）由圖丙電路圖可知，閉合開關(guān)S、S₁時，電路為R₀的簡單電路，電壓表測電源的電壓，即電源的電壓為U₁；
再斷開S₁時，R₀與R_x串聯(lián)，電壓表測R₀兩端的電壓，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R_x兩端的電壓：
U_x=U₁-U₂，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I′=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{x}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀；
（3）探究電流跟電阻之間的關(guān)系時應控制電阻兩端的電壓不變，
實驗中滑動變阻器除了具有保護電路的作用外，主要是為了控制定值電阻R₀兩端的電壓不變．
故答案為：
（1）R₀斷路；6；多次測量求平均值減小誤差；
（2）$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{U}_{2}}$R₀；
（3）控制定值電阻R₀兩端的電壓不變．

點評 本題考查了電路故障分析、電表的讀數(shù)、歐姆定律的應用和并聯(lián)電路特點的應用等，明白丙圖的特點和目的以及知道探究電流跟電阻之間的關(guān)系時應控制電阻兩端的電壓不變是關(guān)鍵．