Question

19．圖甲是用伏安法測未知電阻R的實驗圖．

（1）請用筆畫線代替導線，將圖甲中實物電路連接完整．
（2））閉合開關(guān)，將滑片P向左滑動時，此時電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為I=0.3A，則未知電阻R=8Ω．
（3）若實驗中只提供一個電源（電源電壓未知）、一個電壓表和一個定值電阻R₀（已知阻值），小明設計了如圖丙所示的電路，同樣可以測量未知電阻R_x．他的實驗過程是：閉合開關(guān)S后，接下來的操作是①斷開開關(guān)S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開關(guān)S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
③R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．（寫出操作過程和測量的物理量，并用相應物理量寫出R_x的表達式）．

Answer 1

分析 （1）變阻器應串聯(lián)在電路中，且要一上一下接線柱進行連接；
（2）明確電流表的量程和分度值，讀出示數(shù)，再利用歐姆定律的變形公式計算電阻的大�。�
（3）由電路圖可知，當開關(guān)S閉合、S₁斷開時，R₀、R_x串聯(lián)，電壓表測R_x兩端的電壓；當開關(guān)S、S₁均閉合時電路為R_x的簡單電路，電壓表測電源的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點和定值電阻的阻值求出R_x的阻值，據(jù)此設計實驗步驟得出結(jié)果．

解答 解：（1）將滑動變阻器按“一上一下”原則接入電路中，如下圖所示：

（2））閉合開關(guān)，將滑片P向左滑動時，此時電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，其讀數(shù)為I=0.3A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可得，未知電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（3）閉合開關(guān)S后，接下來的操作是：
①斷開開關(guān)S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開關(guān)S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，在步驟①中，R₀兩端的電壓：U₀=U-U_x=U-U₁，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{X}}{{R}_{X}}$，即$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）0.3；8；
（3）①斷開開關(guān)S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開關(guān)S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
③R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．

點評 本題用伏安法測未知電阻R，考查了實物圖的連接和電流表的讀數(shù)、電阻大小的計算及在沒有電流表情況下設計實驗方案測電阻的能力．