Question

如圖甲所示，是用伏安法測定未知電阻R_x的實驗電路實物圖．

（1）小文同學(xué)連接好實驗電路，檢查連接無誤后閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，而電壓表的示數(shù)接近電源電壓．請你判斷電路中出現(xiàn)的故障可能是以下情況中的________
A．滑動變阻器短路
B．待測電阻R_x斷路
C．待測電阻R_x短路
D．電流表接線柱斷路
（2）排除故障后，閉合開關(guān)S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器觀察到電表的讀數(shù)如圖乙所示，則I=________A，R_x=________?．
（3）若在圖甲的實驗器材中缺少電壓表和滑動變阻器，但有一只已知阻值為R₀的電阻和開關(guān)S₂．請在下邊方框中，設(shè)計另一種測定未知電阻R_x的實驗電路圖，并寫出待測電阻的表達式R_x=________．
（用I₀表示通過R₀的電流；I_x表示通過R_x的電流；I表示總電流）

Answer 1

解：（1）根據(jù)電流表無示數(shù)，可判斷電路沒有電流通過，是斷路；根據(jù)電壓表的示數(shù)接近電源的電壓，可判斷和電壓表并聯(lián)的用電器斷路，電壓表測量的是電源電壓，選項B正確．
（2）電壓表使用的量程為0～3V，此時讀數(shù)為U=2V，電流表使用的量程為0～0.6A，此時的讀數(shù)為I=0.4A，
阻值為R_x===5Ω
（3）電路圖設(shè)計如下：

步驟為：①斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S1，記錄此時電流表的示數(shù)I0；
②同時閉合開關(guān)S1S2，記錄此時電流表的示數(shù)I．
因為電阻R₀與Rx并聯(lián)，所以U₀=Ux，即I₀R₀=（I-I₀）Rx
即：Rx==R₀．
故答案為：（1）B；（2）0.4； 5Ω；（3）R₀．
分析：（1）電流表無示數(shù)，說明電路沒有電流通過是斷路，電壓表的示數(shù)接近電源的電壓，說明和電壓表并聯(lián)的用電器斷路，電壓表測量的是電源電壓．
（2）首先讀出電流表和電壓表示數(shù)，然后根據(jù)R=計算電阻．
（3）利用并聯(lián)電路電壓規(guī)律和歐姆定律得出電阻的阻值．當S₂斷開時，電流為I₀，則R₀兩端電壓為I₀R₀；當S₂閉合時，干路電流為I，則通過R_x的電流是I-I₀，R_x兩端的電壓是（I-I₀）R_x，由于R₀與R_x兩端的電壓相等，根據(jù)電壓相等，我們列出方程，就可以得出R_x的阻值了．
點評：（1）此題考查了實驗電路的錯誤判斷和電功率計算，這是電學(xué)實驗題的常見題型，對于電路錯誤要根據(jù)現(xiàn)象來判斷，特別是電流表、電壓表的有無示數(shù)是判斷的關(guān)鍵；
（2）開關(guān)的閉合和斷開可以改變電路的結(jié)構(gòu)．解答本題的關(guān)鍵在于要想到利用并聯(lián)電路電壓相等這個特點，這樣就巧妙的解決了沒有電壓表的問題了．