Question

18．實驗室要測量一只阻值約為兩百歐左右的電阻Rx的阻值，能提供的器材有：干電池兩節(jié)、電壓表（量程為0～3V、0～15V）、電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、滑動變阻器R（100Ω  2A）各一只、開關(guān)和導(dǎo)線若干．現(xiàn)要測量待測電阻R_x的阻值，圖甲中為連接了部分元件的電路．

（1）請你用筆畫線代替導(dǎo)線，將電路連接完整，要求滑片P 向右滑動時，電流表示數(shù)變小．
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表的示數(shù)均為零，則原因可能是滑動變阻器斷路．
（3）排除故障后，閉合開關(guān)，電流表、電壓表示數(shù)如圖乙所示，則R_X兩端電壓為2.2V．
由此能否算出R_X的電阻值，若能，請計算出R_X的阻值；若不能，請你利用上述器材在圖丙虛線框內(nèi)畫出測量R_X阻值的電路圖，并寫出簡要步驟和電阻R_X的表達式．
實驗步驟：將滑片移動阻值最大端，用電壓表分別測出R_χ和滑動變阻器兩端的電壓U₁、U₂
表達式R_X=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×100Ω．

Answer 1

分析 （1）本實驗中滑動變阻器、被測電阻和電流表應(yīng)串聯(lián)，滑動變阻器的滑片向右移動時電流變小，電阻變大，據(jù)此連接電路圖；
（2）電流表示數(shù)為零，說明電路故障為斷路；電壓表示數(shù)為零，說明電壓表的正負接線柱不能與電源兩極相連；
（3）由圖甲知電壓表量程，由圖乙可讀出電壓表示數(shù)；
只有電壓沒有電流，不能計算R_X的電阻值，利用上述器材根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律設(shè)計實驗并計算其阻值．

解答 解：
（1）測電阻的實驗中，滑動變阻器、被測電阻和電流表應(yīng)串聯(lián)，滑動變阻器的滑片向右移動時電流變小，電阻變大，應(yīng)將變阻器左下角接線柱接入電路中，注意電表的正負接線柱不能接反，如圖所示：
；
（2）電流表示數(shù)為零，說明電路故障為斷路；電壓表示數(shù)為零，說明電壓表的正負接線柱不能與電源兩極相連，因此電路故障為滑動變阻器斷路；
（3）由圖甲可知，電壓表使用0-3V量程，分度值為0.1V，由圖乙可知電壓表示數(shù)為2.2V；
由I=$\frac{U}{R}$，只有R_χ的電壓，不能計算其電阻值的大��；
利用上述器材根據(jù)串聯(lián)電路特點和歐姆定律設(shè)計實驗電路圖如圖所示：

實驗步驟：將滑片移動阻值最大端，用電壓表分別測出R_χ和滑動變阻器兩端的電壓U₁、U₂；
根據(jù)串聯(lián)電路中電流相等：
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$=$\frac{{U}_{2}}{R}$，
所以R_X=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×100Ω．
故答案為：（1）見上圖；（2）滑動變阻器斷路；（3）2.2；電路圖見上圖；將滑片移動阻值最大端，用電壓表分別測出R_χ和滑動變阻器兩端的電壓U₁、U₂；$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×100Ω．

點評 本題是測電阻的實驗，考查了電路連接、電路故障分析和特殊方法測電阻的設(shè)計，關(guān)鍵是知道只有電壓表和已知最大的滑動變阻器，可以借助這兩都的組合間接測電流．本題還可以通過調(diào)節(jié)變阻器在最大和最小值進分別測R_x兩端電壓來解答．