Question

20．小明和學(xué)習(xí)小組利用電源（電壓未知）、滑動(dòng)變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干來測量電阻R_x的阻值．
（1）實(shí)驗(yàn)原理是R=$\frac{U}{I}$．連接電路前開關(guān)應(yīng)該斷開（填“斷開”或“閉合”），將變阻器滑片移至阻值最大處；
（2）在圖甲中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接．
（3）設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)表格為表，表格中，①處應(yīng)填寫電阻的平均值R/Ω．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電流I/A	電壓U/V	電阻R/Ω	①
1
2
3

（4）正確連接電路后，進(jìn)行第1次實(shí)驗(yàn)．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移至某一位置時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)Rx的阻值為5Ω．

（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明嘗試用另外一種辦法測出未知阻值的電阻R_x，他設(shè)計(jì)的電路圖（R₀的阻值已知）如圖丙所示．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按電路圖連接；
②S斷開時(shí)，讀出電流表示數(shù)I₁；
接下來的實(shí)驗(yàn)步驟是：③S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂．
通過以上三步，小明完成了實(shí)驗(yàn)，則R_x表達(dá)式為：R_x=$\frac{{I}_{1}R{\;}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理：R=$\frac{U}{I}$；
連接電路時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前，需將滑動(dòng)變阻器的滑片放在阻值最大處；
（2）根據(jù)電源電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；
（3）伏安法測電阻時(shí)需多次測量求平均數(shù)，據(jù)此判斷表中缺少的物理量；
（4）根據(jù)電壓表和電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表和電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出被測電阻的阻值；
（5）測出通過定值電阻R₀和未知電阻R_x的電流，利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出R_x的阻值．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)原理：R=$\frac{U}{I}$；
連接電路前開關(guān)應(yīng)該處于斷開狀態(tài)，并將變阻器滑片移至阻值最大處；
（2）在將電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端；如下圖所示：

（3）安法測電阻時(shí)需多次測量求平均數(shù)，因此表中缺少電阻的平均值，故①處為電阻的平均值R/Ω；
（4）根據(jù)乙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓表示數(shù)為2.5V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R_x的阻值：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（5）③S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂，則R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；斷開；阻值最大；（2）電路連接如上圖所示：（3）電阻的平均值R/Ω；（4）5；（5）③S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂；R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

點(diǎn)評 本題考查伏安法測量電阻的原理、連接電路的注意事項(xiàng)、電壓表的連接、電壓表和電流表的讀數(shù)、電阻的計(jì)算以及測量電阻的特殊方法，我們要能夠根據(jù)學(xué)過的物理知識設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案．