Question

10．測量一只阻值約為400Ω的電阻R_x的阻值，提供的器材有：電源（電壓恒定，約為3V），學(xué)生用電流表（0～0.6A，0～3A）一只，學(xué)生用電壓表（0～3V，0～1 5V）一只，滑動變阻器R'（100Ω 2A）一只，電阻箱R_o（0-9999Ω 5A）一只，開關(guān)和導(dǎo)線若干．

（1）圖甲是小明所設(shè)計(jì)的用伏安法測電阻的電路圖．他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)原理是R=$\frac{U}{I}$．閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最右端，這樣做的目的是為了為了保護(hù)電路．
你認(rèn)為小明的方案能否完成實(shí)驗(yàn)？不能，理由是因?yàn)殡娐分械碾娏髦堤�小了，電流表測不出該電流值．
（2）小華設(shè)計(jì)了另一種實(shí)驗(yàn)方案，電路圖如圖乙所示．請你幫她完成實(shí)驗(yàn)操作步驟：
A．按照電路圖連接好電路，將電阻箱阻值調(diào)至最大；
B．閉合開關(guān)，將電阻箱調(diào)到適當(dāng)阻值，記為R₀，記下此時(shí)Rx兩端電壓為U_x；
C．將電阻箱阻值調(diào)為0，測出此時(shí)電壓表示數(shù)即電源電壓為U；
D．待測電阻R_x的表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理是：R=$\frac{U}{I}$；閉合開關(guān)前，變阻器的滑片應(yīng)置于最大值處；根據(jù)題中提供的數(shù)據(jù)和器材，我們可以發(fā)現(xiàn)電路中的電流值太小了，小到電流表顯示不出來，無法測出電流值，就無法求出待測電阻值；
（2）C、將電阻箱阻值調(diào)節(jié)到0，測出此時(shí)電壓表示數(shù)即電源電壓為U；
D、由串聯(lián)電路的特點(diǎn)求出電阻箱兩端的電壓U_電阻箱，由歐姆定律求出電路電流I，最后求出待測電阻的阻值．

解答 解：（1）伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)原理是：R=$\frac{U}{I}$；
為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最大值右端；
根據(jù)題中提供的器材：電源電壓是3V；定值電阻約為400Ω，即便滑動變阻器接入電路中的阻值為零時(shí)，電路中的電流最大：
I=$\frac{U}{{R}_{x}}$=$\frac{3V}{400Ω}$=0.0075A，小于電流表小量程的分度值，難以測出電流，所以方案是不可行的；
（2）C、將電阻箱阻值調(diào)節(jié)到0，測出此時(shí)電壓表示數(shù)即電源電壓為U．
D、由題意即實(shí)驗(yàn)步驟知：電阻箱兩端的電壓U_電阻箱=U-Ux，電路電流I=$\frac{{U}_{電阻箱}}{{R}_{電阻箱}}$=$\frac{U-{U}_{x}}{{R}_{0}}$，
待測電阻的阻值Rx=$\frac{{U}_{x}}{I}$=$\frac{{U}_{x}}{\frac{U-{U}_{x}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R₀．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；右；為了保護(hù)電路；不能；因?yàn)殡娐分械碾娏髦堤�小了，電流表測不出該電流值；（2）測出此時(shí)電壓表示數(shù)即電源電壓為U；$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R₀．

點(diǎn)評 本題考查了：伏安法測電阻，注意電路中的滑動變阻器的作用：一是保護(hù)電路，連入電路中的電阻越大，電路中通過的電流就越小，不會因電流過大而燒壞電流表、電源和用電器；二是改變待測電阻兩端的電壓和通過的電流，從而得到多組數(shù)據(jù)，以便可以求平均值，達(dá)到減小誤差的目的．