Question

14．小強(qiáng)在做“伏安法測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)中，連接的電路如圖甲所示．

（1）為完成實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將甲圖連接完整．
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，故障原因可能是：定值電阻斷路
（3）排除故障后進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)電壓表的示數(shù)為2.4V時(shí)，電流表的示數(shù)如圖乙所示，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得R₂=4.8Ω．電路中使用滑動(dòng)變阻器的目的除了保護(hù)電路外，還有：改變待測(cè)電阻兩端的電壓和通過它的電流，可以多次測(cè)量求出平均值以減小測(cè)量誤差
（4）完成實(shí)驗(yàn)后，小明又利用一個(gè)已知阻值的定值電阻R₀、一個(gè)電壓不變但電壓值未知的電源、一只電流表、兩個(gè)開關(guān)和若干導(dǎo)線，設(shè)計(jì)了一個(gè)新的電路，也測(cè)出了待測(cè)電阻R_x的阻值．請(qǐng)你在圖丙虛線框中畫出他設(shè)計(jì)的電路圖．

Answer 1

分析 （1）電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中且采“一上一下，各用一個(gè)”的接法；
（2）電流表示數(shù)為零，說明電路故障為斷路，電壓表示數(shù)不為零，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連；
（3）電流表讀數(shù)時(shí)，先確定量程，明確最小分度值，最后根據(jù)指針位置讀數(shù)，由歐姆定律進(jìn)行計(jì)算，測(cè)量性實(shí)驗(yàn)中，為減小誤差，往往采用多次測(cè)量求平均值的方法，據(jù)此分析；
（4）利用并聯(lián)電路的特點(diǎn)，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$進(jìn)行設(shè)計(jì)．

解答 解：（1）電壓表應(yīng)與被測(cè)電路并聯(lián)，由圖可知，電源由兩節(jié)干池組成，故電壓表可采用0-3V量程，滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中且采用“一上一下，各用一個(gè)”的接法，如圖所示；

（2）閉合開關(guān)，電流表無示數(shù)，說明電路有斷路故障；而電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源接通（此時(shí)電壓表測(cè)量電源電壓），則出現(xiàn)故障的原因可能是定值電阻斷路；
（3）由圖甲可知，電流表采用0-0.6A量程，最小分度0.02A，可讀出示數(shù)為0.5A，由歐姆定律可得Rx的阻值為：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.5A}$=4.8Ω；
本實(shí)驗(yàn)中變阻器除保護(hù)電路外，還可以通過移動(dòng)滑片，獲得多組R_x兩端電壓和通過R_x電流的數(shù)據(jù)，從而利用求平均值的方法減小誤差；
（4）根據(jù)題中所給的器材，無法直接測(cè)量R_x兩端電壓，因此可利用并聯(lián)電路中支路電壓相等的特點(diǎn)，由U=IR求出其中一條支路兩端的電壓，從而得出R_x兩端電壓，進(jìn)而由歐姆定律求出電阻值；如圖2所示．

故答案為：（1）如圖所示；（2）定值電阻斷路；（3）4.8；改變待測(cè)電阻兩端的電壓和通過它的電流，可以多次測(cè)量求出平均值以減小測(cè)量誤差
（4）如圖2；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電阻的測(cè)量，要求掌握歐姆定律的變形及其運(yùn)用，熟練各器材的作用和使用，綜合性強(qiáng)，有一定難度．