Question

16．同學(xué)們用“伏安法”測(cè)量未知電阻R_x的阻值，所用電源電壓為3V．

（1）實(shí)物電路如圖1甲所示，請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線將電路連接好．
（2）在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi)，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于A端（選題“A”或“B”）．
（3）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電壓表示數(shù)接近電源電壓，則電路故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)電壓表示數(shù)為2.4V時(shí)，電流表示數(shù)如圖1乙所示，則通過(guò)電阻R_x的電流I=0.3A，計(jì)算出R_x=8Ω．
（5）要使電壓表的示數(shù)變?yōu)?V，滑片P應(yīng)向A移動(dòng)．
（6）實(shí)驗(yàn)時(shí)，某小組同學(xué)利用一只電流表和最大阻值為R₀的滑動(dòng)變阻器，完成對(duì)未知電阻R′的測(cè)量．如圖2是他們按照設(shè)計(jì)想法連接的部分實(shí)驗(yàn)電路．
①請(qǐng)你依據(jù)下面的實(shí)驗(yàn)步驟，用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整．（只添加一條導(dǎo)線）．
實(shí)驗(yàn)步驟：A．開(kāi)關(guān)S₁和S₂都斷開(kāi)，將變阻器的滑片P移到阻值最大處，觀察到電流表無(wú)示數(shù)；
B．保持滑片P的位置不動(dòng)，只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I₁；
C．再閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I₂（I₂＞I₁）
②請(qǐng)你用I₁、I₂和R₀表示R′，則R′=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表應(yīng)與未知電阻串聯(lián)，電壓表與未知電阻并聯(lián)，變阻器要一上一下選擇接線柱，用導(dǎo)線將電路連接好．
（2）閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處；
（3）根據(jù)電路故障的現(xiàn)象判斷是短路還是斷路，再進(jìn)一步確定短路或斷路發(fā)生的位置；
（4）根據(jù)電流表量程和分度值，讀出電流表示數(shù)，用歐姆定律可計(jì)算出電阻的大小；
（5）根據(jù)串聯(lián)分壓的特點(diǎn)進(jìn)行分析解答
（6）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，結(jié)合電路圖和兩次實(shí)驗(yàn)判斷電路的連接方式，根據(jù)電路特點(diǎn)和歐姆定律求出表達(dá)式．

解答 解：（1）電流表應(yīng)與未知電阻串聯(lián)，電壓表與未知電阻并聯(lián)，變阻器要一上一下選擇接線柱，用導(dǎo)線將電路連接好，如下圖所示．

（2）閉合開(kāi)關(guān)前，變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處，即移到圖中的A端；
（3）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡不亮，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路斷路．電壓表示數(shù)接近電源電壓，說(shuō)明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚瑒t電路故障的原因可能是燈泡斷路．
（4）電流表量程0-0.6A，分度值0.02A，由乙圖電流表示數(shù)I=0.3A，所以R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω，
（5）電壓表的示數(shù)變?yōu)?V，示數(shù)變小，則滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變大，故滑片P應(yīng)向A端移動(dòng)；
（6）①由實(shí)驗(yàn)步驟，I₂＞I₁，說(shuō)明R與R并聯(lián)，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)兩者并聯(lián)．只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，只有滑動(dòng)變阻器接入電路中，由此連接實(shí)物如圖所示：

實(shí)驗(yàn)步驟：A、開(kāi)關(guān)S₁和S₂都斷開(kāi)，將變阻器的滑片P移到阻值最大處，觀察到電流表無(wú)示數(shù)；
B、保持滑片P的位置不動(dòng)，只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I₁；
C、再閉合開(kāi)關(guān)S₂時(shí)，讀取電流表的示數(shù)為I₂；
②只閉合開(kāi)關(guān)S₁時(shí)，只有滑動(dòng)變阻器接入電路中，且滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，
由歐姆定律得：電源電壓U=U₀=I₁R₀，
當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₂時(shí)兩者并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的干路電流等于各支路電流之和可得：
通過(guò)R′的電流I′=I₂-I₁，
由歐姆定律得：R′=$\frac{U}{I′}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
故答案為：（1）如圖甲所示；（2）A；（3）燈泡斷路；（4）0.3；8；（5）A；（6）①如圖2所示；阻值最大處；S₁；S₂；②$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；

點(diǎn)評(píng) 會(huì)正確連接實(shí)物電路，知道電流表、變阻器的連接方法，會(huì)判斷電路的故障，尤其是能根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，是解答本題的關(guān)鍵．