Question

6．要測(cè)量一個(gè)阻值約為幾歐的電阻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，如圖1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)斷開(kāi)；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3V．則故障原因可能是Rx 斷路．

（2）請(qǐng)把第二次測(cè)量時(shí)，圖2所示的電壓表和電流表示數(shù)填入表中相應(yīng)的空格．

次數(shù)	1	2	3
電壓/V	1.1		2.3
電流/A	0.22		0.46

（3）處理表2中所記錄的各次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出待測(cè)電阻R_x的阻值為5Ω．
（4）小紅在實(shí)驗(yàn)室所提供的器材中選擇合適的器材，設(shè)計(jì)如下電路測(cè)出該電阻的值．如圖3所示的四個(gè)電路中，R₀為已知阻值的定值電阻，不能測(cè)出未知電阻R_x的電路是D

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)處于斷開(kāi)狀態(tài)；
閉合開(kāi)關(guān)電流表示數(shù)為0，可能是電路出現(xiàn)了斷路，再結(jié)合電壓表的示數(shù)情況分析原因；
（2）確定電壓表與電流表的量程、最小分度值，讀出電壓表與電流表的示數(shù)；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，由歐姆定律求出電阻測(cè)量值，然后求各測(cè)量值的平均值，得出待測(cè)電阻的阻值；
（4）串聯(lián)電路的電流處處相等，并聯(lián)電路各支路電壓相等，用電壓表和電流表，直接或間接測(cè)量電壓和電流，根據(jù)歐姆定律求得R_x電阻．

解答 解：
（1）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)；
觀察到電流表指計(jì)不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，電路可能斷路；而電壓表示數(shù)為3V，為電源電壓，說(shuō)明電壓表到電源間是通路，則斷路的地方在與電壓表并聯(lián)的部分電路中，即電阻R_x斷路；
（2）由圖2知，電壓表量程是3V，最小分度值是0.1V，電壓示數(shù)是1.6V；電流表量程是0.6A，最小分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.32A；
（3）由表中數(shù)據(jù)可求得，三次測(cè)量待測(cè)電阻的阻值：
R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.1V}{0.22A}$=5Ω，R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{1.6V}{0.32A}$=5Ω，R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.3V}{0.46A}$=5Ω，
則待測(cè)電阻阻值：R_x=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{5Ω+5Ω+5Ω}{3}$=5Ω；
A、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，R₀短路，電壓表測(cè)量電源電壓；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)量R_x兩端的電壓；
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，可求出R₀兩端的電壓，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求出通過(guò)R₀的電流；
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，通過(guò)R_x電流等于通過(guò)定值電阻電流I_x=I₀，根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$可求出R_x電阻；
B、由電路圖可知，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，電流表R₀的電流，根據(jù)歐姆定律可求電源的電壓；
當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)R₀、R_x并聯(lián)，電流表測(cè)總電流，由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)可求得通過(guò)R_x的電流，并且R_x兩端電壓等于電源電壓，所以可以根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$求出R_x阻值；
C、由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電路為R₀的簡(jiǎn)單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；
當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)兩電阻串聯(lián)，電流表測(cè)串聯(lián)電路的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)可以求出R_x阻值；
D、開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，R_x短路，電壓表測(cè)量電源電壓；開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表測(cè)量電源電壓；所以無(wú)法得到電路中電流，所以不能計(jì)算出R_x的值．
所以不能測(cè)出未知電阻R_x的電路是D圖．
故答案為：（1）斷開(kāi)；R_x斷路；
（2）如下表：

次數(shù)	1	2	3
電壓/V	1.1	1.6	2.3
電流/A	0.22	0.32	0.46

（3）5；
（4）D．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接電路的注意事項(xiàng)、電壓表與電流表讀數(shù)、應(yīng)用歐姆定律求電阻、特殊方法測(cè)電阻，是實(shí)驗(yàn)的常考內(nèi)容，應(yīng)掌握好．
利用電壓表或電流表和已知阻值電阻測(cè)未知電阻的阻值，就是根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)或并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)想辦法得出未知電阻兩端的電壓和電流，然后根據(jù)歐姆定律求出未知電阻的阻值．