Question

20．在測量未知電阻R_x（阻值約為150Ω）的實驗中，提供的實驗器材有：電源（電壓3V）、滑動變阻器R（0～50Ω）、電阻箱R₀（0～9999Ω）、電流表（0～0.6A）、電壓表（0～3V）、開關(guān)及導(dǎo)線若干．
（1）小紅同學(xué)設(shè)計了“伏安法”測電阻，電路如圖甲所示，請你根據(jù)實驗器材及其物理參數(shù)粗略估算并做出判斷；通過電流表的電流大小，則最大電流是0.02A，最小電流是0.015A，你認(rèn)為小紅不能（選填“能”或“不能”）準(zhǔn)確測出R_x阻值．

（2）小明同學(xué)設(shè)計了如圖乙所示的電路進行測量，正確連接電路后，小明先將開關(guān)S撥至1（選填：“1”或“2”），調(diào)節(jié)變阻器的滑片至某一位置，記下此時電壓表的示數(shù)U₁；再將開關(guān)S撥至另一位置，調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表的示數(shù)恰好為U₁，記下電阻箱的示數(shù)為R′，則未知電阻R_x的測量值為R′．

Answer 1

分析 （1）由甲電路圖可知，R_x于滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測Rx兩端的電壓，電流表測電路中的電流，當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為零時電路中的電流最大，根據(jù)歐姆定律求出電流表的最大值；當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時電路中的電流最小，根據(jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律求出電流表的最小示數(shù)；若電流值小于電流表的分度值時，將無法準(zhǔn)確地測出電流值；
（2）根據(jù)等效替代法進行分析，使接電阻箱和未知電阻時的效果相同，可知電阻相等．

解答 解：（1）由甲電路圖可知，R_x于滑動變阻器串聯(lián)，電壓表測Rx兩端的電壓，電流表測電路中的電流，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻為零時，電路中的電流最大，
則電流表的最大示數(shù)：
I_大=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{3V}{150Ω}$=0.02A，
當(dāng)滑動變阻器接入電路中的電阻最大時，電路中的電流最小，
因串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和，
所以，電流表的最小示數(shù)：
I_小=$\frac{U}{{R}_{x}+{R}_{滑}}$=$\frac{3V}{150Ω+50Ω}$=0.015A，
由以上可知，電流表的示數(shù)太小，讀數(shù)不準(zhǔn)確，無法準(zhǔn)確測出R_x阻值．
（2）如圖乙所示的電路進行測量，正確連接電路后，
先將開關(guān)S撥至1，調(diào)節(jié)變阻器的滑片至某一位置，記下此時電壓表的示數(shù)U₁，
再將開關(guān)S撥至另一位置，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表的示數(shù)恰好為U₁，記下電阻箱的示數(shù)為R′，
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，R接入電路的阻值和兩端的電壓不變時，R_x的阻值和電阻箱的阻值相等，
則未知電阻R_x的測量值為R′．
故答案為：
（1）0.02；0.015；不能；
（2）1；電阻箱；R′．

點評 本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律以及實驗的評估與設(shè)計，著重體現(xiàn)了等效替代法在實驗中的具體應(yīng)用，是一道好題．