Question

3．小紅在做“用伏安法測量某定值電阻R的阻值”的實驗中用到如圖1所示的電路

（1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）請你將圖1中的實物電路用筆劃線代替導(dǎo)線連接完整，要求滑片向左滑電流表示數(shù)變小．
（3）實驗時，若只有R斷路，開關(guān)閉合后，電路中可能出現(xiàn)的一種現(xiàn)象是電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)．
（4）排除故障后，當(dāng)電壓表的示數(shù)如圖2所示時，電流表的示數(shù)如圖3所示，則通過定值電阻的電流大小為0.3 A，它的阻值是9Ω．
（5）由于電壓表壞，小紅設(shè)計了如圖4所示的電路圖，其中電阻R₀為已知阻值的定值電阻，R_x為等待測電阻，連接好電路后，閉合S₁，斷開S₂，讀出電流表的示數(shù)是I₁，同時閉合S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)為I₂，則電阻R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$Ω．

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開；
（2）將滑動變阻器串聯(lián)在電路中，滑片向左滑電流表示數(shù)變小，則其阻值應(yīng)變大；
電壓表與電阻并聯(lián)，根據(jù)電源電壓判斷量程；
（3）串聯(lián)電路出現(xiàn)斷路時，電路中無電流，斷開處的電壓等于電源電壓；
（4）根據(jù)電流表和電壓表的量程和分度值讀出示數(shù)，由R=$\frac{U}{I}$計算出電阻的阻值；
（5）通過開關(guān)的變化分別測出電路中的電流值，根據(jù)電源電壓不變的特點列出關(guān)系式得出結(jié)論．

解答 解：（1）連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開．
（2）滑動變阻器與電阻串聯(lián)，滑片向左滑電流表示數(shù)變小，滑動變阻器的阻值應(yīng)變大，所以下面應(yīng)接由端的B接線柱；
電源由2節(jié)干電池組成，所以電壓表可選擇0～3V的量程，如圖所示：
．
（3）實驗時，若只有R_x 斷路，則電路中無電流，電流表無示數(shù)；電阻兩端電壓約等于電源電壓，即電壓表有示數(shù)，且約等于3V；
（4）由圖2知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.7V；
由圖3知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，則電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.7V}{0.3A}$=9Ω；
（5）閉合S₁，斷開S₂，讀出電流表的示數(shù)是I₁，此時R0與Rx串聯(lián)，則電源電壓可表示為：U=I₁（R₀+R_x）    ①；
閉合S1、S2，此時電阻R0短路，電路中只有Rx，讀出此時電流表的示數(shù)為I2，則電源電壓可表示為：U=I₂R_x   ②；
聯(lián)立①②可得，Rx=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．
故答案為：（1）斷開；（2）見上圖；（3）電流表沒有示數(shù)，電壓表有示數(shù)；（4）0.3；9；（5）同時閉合S₁、S₂，讀出電流表示數(shù)為I₂；$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

點評 本題考查了伏安法測電阻的實驗，涉及到電路的連接、變阻器的使用、電流表的讀數(shù)和歐姆定律的應(yīng)用等，（5）小題考查了對實驗的設(shè)計，充分應(yīng)用了歐姆定律及電源電壓不變的特點．