Question

13．小明在“用伏安法測(cè)量某定值電阻R的阻值”的實(shí)驗(yàn)中：如圖1，電源為兩節(jié)新的干電池．

（1）伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）實(shí)驗(yàn)前，為保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于右端（填“左”或“右”）．
（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，發(fā)現(xiàn)電壓表始終無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)，其原因可能是C（填符號(hào)）．
A、滑動(dòng)變阻器斷路B、R斷路C、R短路
（4）排除故障后，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖2時(shí)，電流表的示數(shù)如圖3，則通過(guò)定值電阻的電流大小為0.3A，它的阻值是9Ω．
（5）小明為搶在其他同學(xué)之前完成實(shí)驗(yàn)兒高興，就準(zhǔn)備整理實(shí)驗(yàn)器材結(jié)束實(shí)驗(yàn)．你認(rèn)為他的實(shí)驗(yàn)真的結(jié)束了嗎？有什么不妥之處：沒(méi)結(jié)束；應(yīng)多次測(cè)量求平均值，減小誤差
（6）若實(shí)驗(yàn)中電壓表?yè)p壞，利用其它的原有儀器也能測(cè)出未知電阻R的阻值．實(shí)驗(yàn)電路如圖4（滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，電源電壓未知且不變），請(qǐng)將下列相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
①閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器滑片P移動(dòng)至a端，記錄電壓表的示數(shù)I₁；
②閉合開(kāi)關(guān)S；
③寫出待測(cè)電阻的表達(dá)式：R=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀（用已知量和測(cè)量量符號(hào)表示）

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律；
（2）為保護(hù)電路，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于阻值最大處；
（3）電路有電流，說(shuō)明是通路，電壓表沒(méi)示數(shù)說(shuō)明電壓表被短路及R被短路；
（4）根據(jù)所選的量程，確定最小分度值，結(jié)合指針位置進(jìn)行讀數(shù)，利用R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻；
（5）為了減小誤差應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量求平均值．
（6）閉合開(kāi)關(guān)S，將滑片滑倒a端，兩電阻并聯(lián)；將滑片滑倒b端，R_x被短路，只有R₀工作，根據(jù)并聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn)求出待測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）伏安法測(cè)電阻的原理是歐姆定律，用電壓表測(cè)出電壓，用電流表測(cè)出電流，由R=$\frac{U}{I}$可以求出電阻阻值；
（2）實(shí)驗(yàn)前，為保護(hù)電路，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大處，結(jié)合實(shí)物圖可知，滑片應(yīng)滑到B端；
（3）閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，電流表有示數(shù)說(shuō)明電路是通路，發(fā)現(xiàn)電壓表始終無(wú)示數(shù)，即R兩端無(wú)電壓，說(shuō)明R被短路，故選C；
（4）電壓表采用了0～3V量程，最小分度為0.1V，因此示數(shù)為2.7V；如圖丙所示，電流表采用0～0.6A量程，最小分度為0.02A，因此示數(shù)為0.3A；
電阻R的值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.7V}{0.3A}$=9Ω；
（5）只測(cè)一組數(shù)據(jù)，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變電路電流與電阻兩端電壓，多次幾組數(shù)據(jù)，然后求平均值，使測(cè)量值更接近于真實(shí)值，減小誤差．
（6）①根據(jù)題意可知，應(yīng)將滑片移到b端，記錄電流表示數(shù)I₂．
步驟②，閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端，R_x被短路，只有R₀工作，電流表示數(shù)為I₂；所以電源電壓：U=I₂R₀，
兩次實(shí)驗(yàn)中，R₀兩端電壓均等于電源電壓，R₀阻值不變，所以通過(guò)R₀的電流均為I₂，
根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可得，通過(guò)待測(cè)電阻的電流I_x=I₁-I₂，
并聯(lián)電路電壓相等，則待測(cè)電阻兩端的電壓：U_x=U=I₂R₀，
所以待測(cè)電阻R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）右；（3）C；（4）0.3；9；（5）沒(méi)結(jié)束；應(yīng)多次測(cè)量求平均值，減小誤差；（6）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，是初中物理非常重要的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，要熟練掌握電壓表、電流表、及滑動(dòng)變阻器的正確使用．