Question

4．要測(cè)量一個(gè)阻值約為幾百歐的電阻R_x．實(shí)驗(yàn)室提供的器材有：電源（電壓為 3V）、學(xué)生用電流表（量程為 0～0.6A、0～3A）、學(xué)生用電壓表（量程為 0～3V、0～15V）、滑動(dòng)變阻器 R₁和電阻箱（）R₂（0～9999Ω  5A）各一個(gè)，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．
（1）小明用伏安法測(cè)量該電阻，如圖是小明連接的電路．接通電路前，小明應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右（左/右）端．接通電路后，觀察到電流表指針不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為 2V．請(qǐng)你判斷電路的故障電流表短路．
（2）在排除故障換用新元件后，經(jīng)檢查電路完好．閉合開(kāi)關(guān)，逐漸減小滑動(dòng)變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數(shù)，但電流表的指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電流太小的原因是待測(cè)電阻太大，電路中電流太�。�所以按小明所選的器材不能用伏安法測(cè)出該電阻的值．
（3）請(qǐng)你幫助小明在實(shí)驗(yàn) 室所提供的器材中選擇合適的器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)出該電阻的值．在虛線方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖；

（4）另外一組同學(xué)利用提供的器材探究導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻間的關(guān)系，小華改變電阻箱的阻值，測(cè)得相應(yīng)的電流值，如表所示．小明分析表中數(shù)據(jù)得出電流與電阻不成（成/不成）反比，造成這一結(jié)果的原因是沒(méi)有控制定值電阻兩端電壓一定．
（5）他們?cè)趯?shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，第一個(gè)拆除電源兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電阻R/Ω	電流I/A
1	3	0.5
2	6	0.33
3	9	0.25

Answer 1

分析 （1）在連接電路時(shí)，應(yīng)注意開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片移至最大阻值處．
因?yàn)殡娏鞅碇羔槻黄�轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，所以可能電流表出現(xiàn)了短路或R_x出現(xiàn)了斷路，根據(jù)電壓表示數(shù)判斷出原因；
（2）根據(jù)歐姆定律，在電壓不變的情況下，若電路的電阻增大，則電路中的電流減小，若電阻值很大，則電路中的電流會(huì)很小．若電流值小于電流表的分度值時(shí)，將無(wú)法準(zhǔn)確地測(cè)出電流值．
（3）由于R_x電阻值很大，所以電路中的電流會(huì)很小，可設(shè)法利用串分壓的知識(shí)解決．而滑動(dòng)變阻器與R_x的阻值相比相差太大，所以此時(shí)可用電阻箱來(lái)代替滑動(dòng)變阻器；
（4）電源兩極不可以直接用導(dǎo)線連接；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)將先拆除電源，然后再拆除其余導(dǎo)線．

解答 解：
（1）閉合開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移至最大阻值處；由實(shí)物電路可知，滑動(dòng)變阻器接了下面左邊的接線柱，所以在閉合開(kāi)關(guān)前，滑片應(yīng)移至最右端；
因?yàn)殡娏鞅碇羔槻黄�轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，所以可能是電流表出現(xiàn)了短路或R_x出現(xiàn)了斷路；圖中電壓表測(cè)待測(cè)電阻的電壓，又因?yàn)殡妷罕淼氖緮?shù)不等于電源電壓，則不是由于電阻斷路造成的（若電阻斷路，則電壓表與電源連通，電壓表示數(shù)應(yīng)為3V），故可判斷電路的故障是電流表短路；
（2）由于電源電壓為3V，而電阻Rx的阻值大約為幾百歐，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流太��；所以按小明所選的器材不能用伏安法測(cè)出該電阻的值．
（3）電源電壓為3V，根據(jù)分壓原理，當(dāng)兩個(gè)串聯(lián)的電阻阻值大小相等時(shí)，每個(gè)電阻分得的電壓也相等，所以可以將R_x與電阻箱串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R_x的兩端，利用串聯(lián)分壓的知識(shí)測(cè)得R_x的阻值．電路如圖所示：

（4）因研究電流與電阻關(guān)系時(shí)要控制電壓不變，由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)U=IR計(jì)算可得，電阻兩端的電壓分別為1.5V、1.98V、2.25V，電壓不是一個(gè)定值，故電流與電阻不成反比，原因是沒(méi)有控制定值電阻兩端的電壓一定；
（5）他們?cè)趯?shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，第一個(gè)拆除電源兩端的導(dǎo)線，再拆除其他導(dǎo)線，確保電路不會(huì)形成通路．
故答案為：（1）右；電流表短路；
（2）待測(cè)電阻太大，電路中電流太小；
（3）如上圖所示；
（4）不成；沒(méi)有控制定值電阻兩端的電壓一定；
（5）斷開(kāi)開(kāi)關(guān)；電源．

點(diǎn)評(píng) 本題用伏安法測(cè)量電阻，考查實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障的分析及反�，F(xiàn)象的分析及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，同時(shí)涉及導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻間的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，考查了控制變量法的運(yùn)用．