Question

5．小明要測量電阻R_x的阻值（約100?），實(shí)驗(yàn)室能提供的器材有：學(xué)生電源（U=3V）、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器（最大阻值R=50?）、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干．

（1）小明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示，請用鉛筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)甲圖將乙圖中的實(shí)物圖連接完整．
（2）連線時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)．當(dāng)小明按照甲圖連好實(shí)物電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表的指針能夠偏轉(zhuǎn)，電壓表的示數(shù)為3V，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為0．
（3）在實(shí)驗(yàn)過程中，小明發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)幅度太小，但他想了想，覺得不需要改變電路的連接方式，且不用讀出電流表的示數(shù)，也能較準(zhǔn)確地求出R_x的阻值．他的做法是：將滑動(dòng)變阻器的滑片移到最大阻值處，讀出U_x，則R_x=$\frac{{U}_{x}R}{U-{U}_{x}}$（用字母表示）．

Answer 1

分析 （1）由電路圖畫實(shí)物圖，首先從電源的正極出發(fā)，依次連接開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表、定值電阻、到電源的負(fù)極．最后把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端．
（2）電流表的示數(shù)有偏轉(zhuǎn)，說明電路是通路，定值電阻和滑動(dòng)變阻器是串聯(lián)的，定值電阻電壓等于電源電壓，說明滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻為零．
（3）根據(jù)R=$\frac{U}{I}$知道電壓和電流，能求出電阻，電壓表能直接測量定值電阻的電壓，不讀電流表的示數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，讓定值電阻的電流等于滑動(dòng)變阻器的電流，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)最大阻值處，滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于一個(gè)已知電阻，求出滑動(dòng)變阻器的電壓，就能求出電流．

解答 解：（1）按照電路圖，首先從電源的正極出發(fā)，依次連接開關(guān)、滑動(dòng)變阻器、電流表、定值電阻、到電源的負(fù)極．最后把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端．注意電壓表的正接線柱靠近電源正極，負(fù)接線柱靠近電源負(fù)極．如圖．
（2）電流表的示數(shù)有偏轉(zhuǎn)，說明電路是通路，電源電壓等于3V，定值電阻和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，定值電阻的電壓也是3V，說明滑動(dòng)變阻器滑到最左端，連入電路的阻值為零．
（3）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑到最右端，滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于已知電阻R=50?，電壓表能直接測量定值電阻的電壓U_x，根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各串聯(lián)導(dǎo)體的電壓之和，求出滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為U-U_x，通過滑動(dòng)變阻器的電流為I=$\frac{U-{U}_{x}}{R}$，串聯(lián)電路電流處處相等，通過定值電阻的電流和滑動(dòng)變阻器的電流相等．所以定值電阻的電阻為R'=$\frac{{U}_{x}}{\frac{U-{U}_{x}}{R}}$=$\frac{{U}_{x}R}{U-{U}_{x}}$．
故答案為：（1）如圖所示．
（2）滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值為0；
（3）最大阻值處；電壓表的示數(shù)U_x；$\frac{{U}_{x}R}{U-{U}_{x}}$．

點(diǎn)評 在測量電阻時(shí)，如果既有電流表又有電壓表時(shí)，根據(jù)歐姆定律的導(dǎo)出公式很容易的求出電阻，在缺少電壓表時(shí)，我們一般設(shè)計(jì)并聯(lián)電路，找電壓相等，如果缺少電流表時(shí)，一般設(shè)計(jì)成串聯(lián)電路找電流相等．