Question

12．下面是小雨所做的“探究電流與導體電阻的關系”的實驗．實驗用到三只阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻，兩節(jié)新干電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關各一個，導線若干．

（1）圖甲所示電路中有一條導線連接錯誤，請在錯誤的導線像打“×”并在圖甲中畫出正確的連線．（只允許改動一根導線且導線不能交叉）
（2）連接電路時，開關應當斷開．
（3）實驗中將5Ω電阻換成10Ω電阻后，應將滑動變阻器的滑片向A端移動（選填“A”或“B”），移動滑片的目的是保持定值電阻兩端的電壓不變．正確操作后，記下電流表的示數，得到電流I隨電阻R變化的圖象如圖乙所示，由圖象可得出的結論是：在電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比．
（4）實驗結束后，小雨又想測量一個未知電阻R_x的阻值，但發(fā)現電壓表損壞，于是他利用兩個電流表和一個阻值已知的電阻R₀，設計了如圖丙所示電路，測量出了R_x的阻值．請你幫助小雨將實驗方法補充完整并寫出表達式．
實驗方法：閉合開關S，讀出電流表A₁、A₂的示數分別為I₁、I₂．
表達式：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）從電源的正極開始，沿電流的方向，根據電壓表和各用電器的使用規(guī)則，逐個分析判斷．
（2）連接電路時，開關應斷開；
（3）如果將5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，運用控制變量法可知，研究電流與電阻的關系，需控制電壓為定值；分析圖象可知，電壓一定，電流與電阻成反比；
（4）由電路圖可知，兩電阻并聯，電流表分別測出兩支路的電流；因并聯電路各支路兩端的電壓是相等的，根據歐姆定律得出等式，解等式即可求出R_x的阻值．

解答 解：（1）從電源的正極開始，沿電流的方向分析，電壓表串聯在電路中，且滑動變阻器與電壓表串聯后與電阻并聯；
電壓表應與電阻并聯，即把電阻與電源正極連接的導線改接為與電壓表的正極連接即可，如下圖所示：
或；
（2）為了保護電路，連接電路時，開關應斷開；
（3）如果將5Ω的電阻換成10Ω的電阻后，電路中的電阻變大，根據串分壓的知識可知電壓表的示數會變大，此時應增大滑動變阻器的阻值，將滑片向A端滑動，保持定值電阻兩端的電壓不變；分析圖象可知，在電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；
（4）實驗方法：閉合S，讀出電流表A₁、A₂的示數分別為I₁、I₂；
由于并聯電路各支路兩端的電壓相等，
則I₁R_x=I₂R₀
解得：R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}}$．
故答案為：（1）如圖；（2）斷開；（3）A；保持定值電阻兩端的電壓不變；在電壓一定時，導體中的電流與電阻成反比；（4）讀出電流表A₁、A₂的示數分別為I₁、I₂；$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}}$．

點評 根據實物連接圖中找錯誤之處，主要從電壓表、電流表、滑動變阻器的正確使用上考慮：從電流表、電壓表的量程、連接方式、正負接線柱的接入方法上考慮；從滑動變阻器接線柱的接入和滑片的位置考慮．