Question

13．在測(cè)量阻值約為5Ω的定值電阻Rx的實(shí)驗(yàn)中，電源電壓保持3V不變，小明和小亮用圖甲所示的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成實(shí)物圖甲的連接；
（2）小明在閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片移到最左（“左”或“右”）端；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，改變R_x兩端的電壓和電流，得到三組電壓和電流值，根據(jù)公式得到三次實(shí)驗(yàn)的電阻值，分別為R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω，R₃=5.3Ω，則實(shí)驗(yàn)測(cè)得值應(yīng)為R_x=5.2Ω．
（4）在某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表因出現(xiàn)故障而不能使用，小亮用原有的電流表、滑動(dòng)變阻器，增添一個(gè)定值電阻R₀和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路；測(cè)量時(shí)，閉合S₁，將S₂撥到l，記下電流表的示數(shù)為I₁；再將S₂撥到2，記下電流表的示數(shù)為I₂，小亮說(shuō)待測(cè)電阻R_X=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$，小明認(rèn)真分析電路后發(fā)現(xiàn)，小亮的方法不合理，原因是：開(kāi)關(guān)由1撥到2后，R_x與R₀阻值并不相等，故其兩端電壓也發(fā)生了改變．

Answer 1

分析 （1）連接實(shí)物圖，可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，再將電壓表并在待測(cè)電阻的兩端；連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，要“一上一下”的原則；
（2）關(guān)閉合前，滑片應(yīng)移到阻值最大處；伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器有兩個(gè)作用，一是保護(hù)電器，二是改變電阻兩端的電壓，完成多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差．
（3）減小誤差的方法：多次測(cè)量取平均值；
（4）由于滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，當(dāng)開(kāi)關(guān)S₂由l撥到2時(shí)，電阻兩端的電壓發(fā)生變化，而實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電阻兩端電壓不變，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)電路圖設(shè)計(jì)不合理．

解答 解：（1）因?yàn)殡娫措妷簽?V，所以電壓表量程選擇0～3V；
采用“電流流向法”，電阻油接線柱與滑動(dòng)變阻器上接線柱相連，電壓表的“3”接線柱與電阻的左接線柱相連，如下圖所示：

（2）關(guān)閉合前，滑片應(yīng)移到阻值最大處，即滑片移到最左端．
（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得值應(yīng)為R_x=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{5.1Ω+5.3Ω+5.3Ω}{3}$≈5.2Ω．
（4）在該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中：由于滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，當(dāng)S₂由l撥到2時(shí)，R_x與R₀阻值并不相等，電阻兩端的電壓發(fā)生變化，而實(shí)驗(yàn)中認(rèn)為電壓不變，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤，該實(shí)驗(yàn)存在缺陷，設(shè)計(jì)不合理．
故答案為：（1）如上圖；（2）左；
（3）5.2；
（4）開(kāi)關(guān)由1撥到2后，R_x與R₀阻值并不相等，故其兩端電壓也發(fā)生了改變．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了連接實(shí)物圖、電路故障分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析，考查的內(nèi)容較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)有一定難度，本題是一道中檔題；本實(shí)驗(yàn)考查的內(nèi)容是常考內(nèi)容，平時(shí)注意多積累相關(guān)知識(shí)、多總結(jié)解題方法．