Question

要測(cè)量一個(gè)阻值約為幾百歐的電阻R_x．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電源（電壓為3V）、學(xué)生用電流表（量程為0～0. 6A、0～3A）、學(xué)生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、滑動(dòng)變阻器R₁和電阻箱R₂(0～9999Ω  5A)各一個(gè)，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．
(1)小明用伏安法測(cè)量該電阻，右圖是小明連接的電路．連接電路時(shí)，小明注意到了開(kāi)關(guān)應(yīng)   ；接通電路前，小明還應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最   （左／右）端．接通電路后，觀察到電流表指針不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為2V．請(qǐng)你判斷：

①電路中哪一個(gè)元件有故障？答：   ；
②該元件發(fā)生了什么故障？答：   ．
(2)在排除故障換用新元件后，經(jīng)檢查電路完好．閉合開(kāi)關(guān)，逐漸減小滑動(dòng)變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數(shù)，但電流表的指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電流太小的原因是   ．所以按小明所選的器材不能用伏安法測(cè)出該電阻的值．
(3)請(qǐng)你幫助小明在實(shí)驗(yàn)室所提供的器材中選擇合適的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)出該電阻的值．

(a)在虛線方框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖；
(b)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟：   ；（用相應(yīng)的字母表示各個(gè)測(cè)出的物理量）
(c)寫出待測(cè)電阻R_x的表達(dá)式：   ．

Answer 1

(1)斷開(kāi) 右   ①電流表 ②短路
(2)待測(cè)電阻的阻值較大且電源電壓低
(3)(a)如下圖所示

(b)按圖連接好電路；閉合S₁調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表顯示合適的值；斷開(kāi)S₁閉合S₂，保持滑動(dòng)變阻器阻值不變，調(diào)節(jié)電阻箱的值使電壓表仍顯示原來(lái)的值；讀出電阻箱的阻值R．
另法：(a)如右圖所示

(b)按圖連接好電路；閉合開(kāi)關(guān)S，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表
顯示合適的示數(shù)，讀出示數(shù)U₂，讀出電阻箱的接入電阻R₂，記下電源電壓U總 (3V)。
(c)R_x=  (或：R_x=)（該題有多解，只要合理均得分）

分析：（1）在連接電路時(shí)，應(yīng)注意開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處．若電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路發(fā)生了斷路，根據(jù)電壓表的情況判斷是哪兒發(fā)生了斷路．?dāng)嚅_(kāi)處的電壓約等于電源電壓．
（2）根據(jù)歐姆定律，在電壓不變的情況下，若電路的電阻增大，則電路中的電流減小，若電阻值很大，則電路中的電流會(huì)很小．若電流值小于電流表的分度值時(shí)，將無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)出電流值．
（3）由于R_x電阻值很大，所以電路中的電流會(huì)很小，可設(shè)法利用串分壓的知識(shí)解決．而滑動(dòng)變阻器與R_x的阻值相比相差太大，所以此時(shí)應(yīng)用電阻箱來(lái)代替滑動(dòng)變阻器．