Question

4．實驗桌上提供了符合要求的電源一個，阻值未知的定值電阻1只，已調(diào)零的電流表和電壓表各1塊，開關(guān)1個，滑動變阻器一個，最大阻值為R（銘牌上標(biāo)有“20Ω1A”），導(dǎo)線若干．用這些器材設(shè)計測量未知定值電阻的實驗探究，請你完成下列問題：
（1）下列問題中，不屬于可探究的科學(xué)問題是C．
A．改變通過電阻的電流，電阻的電功率會改變嗎？
B．改變導(dǎo)體兩端電壓，通過導(dǎo)體的電流會改變嗎？
C．應(yīng)該倡導(dǎo)市民使用節(jié)能燈照明嗎？
D．導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟通電時間有關(guān)嗎？
（2）在測量定值電阻的實驗中，璐璐選擇了滿足實驗要求的實驗器材，連接的實驗電路如圖所示，請你添加兩條導(dǎo)線將實驗電路補充完整；

（3）連接電路后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，則電路中發(fā)生的故障可能是電阻R_x短路；
（4）排除故障后，璐璐調(diào)節(jié)滑動變阻器，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.4V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，電阻的阻值5Ω．
（5）測出電阻后，璐璐認(rèn)為實驗完成了，小妍則認(rèn)為僅這樣就得出電阻的阻值不夠可靠，原因是：只做一次實驗，得到的數(shù)據(jù)誤差大．
（6）璐璐正準(zhǔn)備繼續(xù)實驗，發(fā)現(xiàn)電流表已損壞．她利用電壓表和滑動變阻器對該電阻Rx再次測量．請你幫她將實驗步驟補充完整：
①按照所設(shè)計的電路圖連接好電路；
②將滑片移至最大阻值處，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁；
③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動阻器的滑片P，使滑動變阻器阻值為零，測得電壓表示數(shù)為U₂．
④根據(jù)已知條件和測量結(jié)果，寫出此方法所測得的該電阻的表達(dá)式：Rx=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}•R$（滑動變阻器最大阻值用R表示）．

Answer 1

分析 （1）科學(xué)問題是指能夠通過收集數(shù)據(jù)而回答的問題．一般而言，可以探究的科學(xué)問題描述的是兩個或多個變量之間的關(guān)系；
（2）在“伏安法測電阻”實驗中，需要待測電阻、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)使用導(dǎo)線串聯(lián)組成電路，并且電壓表與待測電阻并聯(lián)測量電阻兩端電壓；
（3）電流表有示數(shù)，則應(yīng)排除斷路，電壓表無示數(shù)，則說明與電壓表并聯(lián)的電路短路；
（4）先由圖乙讀出電流表示數(shù)，再利用公式R=$\frac{U}{I}$計算電阻的阻值；
（5）為減小誤差應(yīng)多次測量求平均值；
（6）將電壓表與電阻并聯(lián)，分別使滑動變阻器的阻值最大和最小，讀出兩次的電壓表示數(shù)，根據(jù)變阻器阻值最大時的電壓求得電路中的電流，從而可求出被測電阻值

解答 解：（1）是否應(yīng)該鼓勵市民使用節(jié)能燈照明這一問題也是節(jié)能減排的典型應(yīng)用，故結(jié)論是肯定的，所以可探究性不大，故C符合題意；
（2）在“伏安法測電阻”實驗中，需要待測電阻、電流表、滑動變阻器、電源、開關(guān)使用導(dǎo)線串聯(lián)組成電路，由圖知，大部分用電器已經(jīng)正確連接，由于電源電壓是3V，故電壓表用小量程，實物連接如下：

（3）連接電路后閉合開關(guān)，電流表有示數(shù)，說明電路是通路，電壓表無示數(shù)，說明未知電阻短路；
（4）由圖乙知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.2A，示數(shù)為0.48A，電流I=0.48A，則電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.48A}$=5Ω；
（5）只測一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具有偶然性，誤差較大，應(yīng)多測幾組數(shù)據(jù)求平均值；
（6）③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動阻器的滑片P，使滑動變阻器阻值為零，測得電壓表示數(shù)為U₂；
④將滑片移至最大阻值處，閉合開關(guān)，讀出電壓表的示數(shù)U₁；將滑片移至最小阻值處，讀出電壓表的示數(shù)U₂；
當(dāng)滑片移至最大阻值處，變阻器兩端的電壓U_滑=U₂-U₁；則電路中的電流I=$\frac{{U}_{滑}}{{R}_{滑}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$；
待測電阻阻值為Rx=$\frac{{U}_{1}}{I}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}•R$；
故答案為：（1）C；（2）如上圖所示；（3）電阻Rx短路；（4）5；（5）只測一組數(shù)據(jù)，誤差較大；（6）③閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動阻器的滑片P，使滑動變阻器阻值為零，測得電壓表示數(shù)為U₂；（6）④$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}•R$；

點評 此題考查的是伏安法測電阻的實驗電路圖和實物連接、電流表、電壓表的讀數(shù)以及電阻的計算，屬于電學(xué)最重要的實驗，但考查的難度不大，容易解答．