Question

15．用“伏安法”測電阻的實驗中，某同學連接了如圖所示的電路（電路元件完好，接線柱接線牢固）．

（1）在未檢查電路連線是否正確的情況下，閉合開關，調節(jié)滑動變阻器滑片，電流表的示數將發(fā)生變化，電壓表示數將保持不變．（選填“發(fā)生變化”或“保持不變”）
（2）檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一處連接錯誤，請指出連接錯誤的導線是d（選填“a”、“b”、“c”或“d”），然后再圖中畫出正確的連線．
（3）糾正錯誤后，閉合開關，測的幾組數據如下表．第3次測量時電流表示數如圖乙所示，請把表格填寫完整．所測電阻的阻值大約是15.2Ω．

實驗次數	1	2	3
U/V	1.5	2.1	2.8
I/A	0.1	0.14

（4）小明設計了如圖丙所示電路（R₀為已知電阻的定值電阻），并設計了如下實驗步驟，也測出了未知電阻R_x的電阻，請幫他把缺少的步驟補全，并寫出R_x的表達式．
   實驗步驟：
A．按照設計的電路圖連接電路
B．斷開S₂、閉合S₁，記錄電流表示數為I₁；
C．斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數為I₂．
表達式：R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．（用已知和測量的物理量的符號表示）

Answer 1

分析 （1）分析原電路的連接，電流表串聯(lián)在電路中，示數是否變化，在電源電壓一定時，決定于電路電阻的變化；電壓表與導體并聯(lián)，示數是否變化決定于所測量的電壓；
（2）伏安法測電阻實驗，需要電流表、定值電阻和滑動變阻器與電源、開關組成串聯(lián)電路，電壓表測量定值電阻兩端電壓；
（3）讀取電流表示數時，要明確選擇的量程和對應的分度值；已知電壓和通過的電流，利用多次測量求平均值的方法求待測電阻阻值；
（4）分別將定值和待測電阻接入電路中，由歐姆定律先求出電源電壓，根據并聯(lián)電路電壓的規(guī)律分析回答．

解答 解：（1）由實物圖知電流表與電阻、滑動變阻器串聯(lián)在電路中，滑動變阻器滑片移動時，接入電路的電阻發(fā)生變化，所以電路電流發(fā)生變化，電流表示數相應改變；
因為電源電壓不變，此時電壓表測量電源電壓，所以示數不變．
（2）由實物圖知，電壓表測量的是電源電壓，應該測量定值電阻兩端電壓，所以錯誤的是導線d，與變阻器金屬桿右端相連的導線應該連接定值電阻左端的接線柱，如下所示：

（3）電流表選擇小量程，分度值為0.02A，此時電流表的示數為I=0.18A；
由表中數據，根據歐姆定律可得：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.8V}{0.18A}$≈15.6Ω，同理，由歐姆定律，求其它兩次測量的電阻大小分別為15Ω、15Ω，為提高測量的準確程度，將三次測量的平均值作為最后結果，
R_測=$\frac{15Ω+15Ω+15.6Ω}{3}$=15.2Ω；
（4）A．按照設計的電路圖連接電路
B．斷開S₂、閉合S₁，記錄電流表示數為I₁；
C、斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數為I₂
B中，為R₀的簡單電路，電源電壓為U=I₁R₀，C中，只有待測電阻接入電路中，因電源電壓不變，
根據并聯(lián)電路電壓的規(guī)律有：R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）發(fā)生變化；保持不變．
（2）d；如上圖．
（3）0.18；15.2
（4）斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數為I₂；$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點評 本題用“伏安法”測電阻，考查電路的分析，電路的連接、測量過程及設計實驗方案的能力和數據處理的能力．為中考的熱點問題．