Question

如圖1甲所示，是用伏安法測定未知電阻R_X的實驗電路實物圖．
（1）請你在方框中畫出實驗電路圖．
（2）請根據(jù)實驗要求用筆畫線代替導線在圖甲中連接實驗電路． 要求滑動變阻器的滑片向右移動時，電流表示數(shù)減小．
（3）小明同學連接好實驗電路，檢查連接無誤后閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)．若電路中只有一處故障，請你判斷電路中出現(xiàn)的故障可能是：________．
（4）排除故障后，閉合開關S，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片，觀察到兩電表的讀數(shù)如圖1乙所示，則U=________V，I=________A，R_X=________Ω．

（5）若在圖1甲的實驗器材中缺少滑動變阻器和電壓表，再給一只電流表、已知阻值為R₀的電阻和一個開關．
①請你幫助小明同學完成圖2所示的實驗電路的連接．
②若電流表A₁的示數(shù)用I₁表示，電流表A₂的示數(shù)用I₂表示，請寫出R_X的表達式．R_X=________．

Answer 1

解：（1）根據(jù)題意設計電路圖如下所示：

（2）滑動變阻器與未知電阻串聯(lián)，電壓表與未知電阻并聯(lián)，根據(jù)圖乙可知，電壓表選擇的是0～3V量程；
滑動變阻器的滑片向右移動時，電流表示數(shù)減小，即滑片向右移動時阻值變大，故接A，如下圖所示：

（3）電流表有示數(shù)，說明電路中有電流通過，所以電路是通路，因此排除了斷路的可能；
而與電阻并聯(lián)的電壓表的示數(shù)為零，由此可以確定電壓表與導線并聯(lián)．所以電阻被短路；
（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以通過燈泡的電流I=0.4A，
電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，所以燈泡兩端的電壓U=2V，
電阻阻值R_x===5Ω；
（5）①將定值電阻與電流表A₂串聯(lián)后與待測電阻并聯(lián)，電流表A₁測干路電流，實物圖連接如下：

②實驗步驟：1、將開關S₁、S₂同時閉合，記下這時電流表A₂的示數(shù)I₂；則此時電源電壓為：U=I₂R₀；
2、斷開開關S₂，記下這時電流表A₁的示數(shù)I₁；則通過未知電阻R_x的電流為I₁；
3、則R_x的阻值為：R_x==．
故答案為：（1）如圖所示；
（2）如圖所示；
（3）電阻短路；
（4）2；0.4；5；
（5）①如圖所示；
②．
分析：（1）用電流表測通過電阻中的電流，用電壓表測電阻兩端的電壓，利用R=來計算電阻的方法叫做伏安法測電阻．為了測量準確，利用滑動變阻器改變電阻兩端的電壓，進行多次測量；
（2）根據(jù)（1）中設計的電路圖可知，滑動變阻器與未知電阻串聯(lián)，電壓表與未知電阻并聯(lián)，滑動變阻器的滑片向右移動時，電流表示數(shù)減小，即滑片向右移動時阻值變大，故接A；
（3）電流表有示數(shù)說明電路通路，電壓表無示數(shù)說明電壓表并聯(lián)的部分短路或其接線柱斷路；
（4）根據(jù)電表的量程和分度值讀出電表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出電阻；
（5）伏安法測電阻的原理是：由電壓表測測待測電阻電壓，用電流表測出流過電阻的電流，然后由歐姆定律求出電阻值；因?qū)嶒炂鞑闹袥]有電壓表，可以利用電流表及定值電阻測出電源電壓；把待測電阻直接接在電源兩端，然后求出流過待測電阻的電流，據(jù)此設計實驗電路．
點評：①考查了伏安測電阻的探究實驗，涉及到的知識點細，有電路的連接、畫電路圖、故障分析、儀表讀數(shù)、實驗設計等等，這些都是學生應掌握的內(nèi)容，也是�？嫉膬�(nèi)容；
②對于測未知電阻的實驗，關鍵是知道有電流表、無電壓表時可根據(jù)并聯(lián)電路的電壓特點進行設計實驗．