Question

9．在做“伏安法測(cè)量定值電阻”的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，請(qǐng)你完成下列問題．
（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）連接電路時(shí)，應(yīng)將開關(guān)斷開；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最右端（填“左”或“右”）．
（3）連接完電路后，閉合開關(guān)，無論怎樣移動(dòng)滑片，電流表指針均無偏轉(zhuǎn)，電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，這可能是由于電阻R斷路造成的．更換元件后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，將滑動(dòng)變阻器滑片向左移動(dòng)，觀察電壓表的示數(shù)會(huì)逐漸變大（選填“變小”“不變”或“變大”）．
（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，把測(cè)量的幾組數(shù)據(jù)描成如圖乙所示的圖象，則該電阻的阻值R=3Ω．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明還想測(cè)量一段電爐絲的電阻R_x，可是在連接電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表和滑動(dòng)變阻器都已損壞．于是小明就利用剛才已測(cè)得的定值電阻R，重新設(shè)計(jì)并連接了如圖丙所示的電路．電源電壓未知且恒定不變．
請(qǐng)把下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①只閉合開關(guān)S₁，讀出電壓表的示數(shù)為U₁； ②再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂； ③電阻表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處．
（3）電流表無示數(shù)，電路斷路，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，電壓表并聯(lián)的電路斷路；
判斷出兩個(gè)電阻的連接方式，電壓表所測(cè)的電壓后，由歐姆定律判斷電流的變化，再由U=IR得到電阻R的電壓的變化．
（4）電阻是定值電阻，在圖象上找任意一對(duì)電壓和電流值，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算電阻．
（5）沒有電流表，找出R_X的電流是關(guān)鍵．
根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，得到R的電流即R_X的電流．
閉合S₁測(cè)R_X電壓，再閉合S₂測(cè)電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，得出R電壓，根據(jù)歐姆定律，計(jì)算R的電流．

解答 解：
（1）實(shí)驗(yàn)原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，防止連接完最后一根導(dǎo)線，電路接通，損壞元件．
滑動(dòng)變阻器左下接線柱連入電路，滑片處于右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻最大，電路電流最小，對(duì)電路起保護(hù)作用．
（3）電流表無示數(shù)，電路斷路，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，電壓表串聯(lián)在電路中，R斷路；
滑動(dòng)變阻器與電阻是串聯(lián)，電壓表測(cè)R的電壓，當(dāng)滑片向左移動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變小，由歐姆定律知，電路中的電流會(huì)電阻的變小而變大，由U=IR知，定值電阻R的電壓變大，電壓表的示數(shù)變大．
（4）由乙圖可知，當(dāng)U=1.8V時(shí)，I=0.6A，電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.6A}$=3Ω．
（5）R與R_X串聯(lián)，只閉合S₁，測(cè)R_X電壓U₁；再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂，即電源電壓．
I_X=I，$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
所以，電阻表達(dá)式：R_X=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）斷開；右；（3）電阻R；變大；（4）3；（5）讀出電壓表的示數(shù)為U₁；再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂；$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 沒有電壓表，利用已知電阻和電流表以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出被測(cè)電阻；
沒有電流表，利用電壓表和已知電阻以及其他元件測(cè)量電阻的阻值時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測(cè)電阻．