Question

11．如圖所示，小明同學(xué)在“測未知電阻R_x阻值”的實(shí)驗(yàn)中．

（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，圖乙中滑動變阻器的滑片P應(yīng)位于B（選填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表指針幾乎不動，電壓表示數(shù)約為電源電壓，故障的原因是R_x斷路（選填“R_x短路”或“R_x斷路”）．
（4）排除故障后，小明通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如表所示，其中第1次實(shí)驗(yàn)的電流表示數(shù)如圖丙所示，則第1次所測電阻R_x的值是10Ω，本實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的是求平均值減小誤差．

實(shí)驗(yàn)序號	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A		0.16	0.20

（5）若再實(shí)驗(yàn)中，電源電壓未知，電壓表不能使用，滑動變阻器最大阻值為R₀，為了粗略測量R_x的阻值，當(dāng)滑片P置于最左端時，電流表示數(shù)為I₁，滑片P置于最右端時，電流表示數(shù)為I₂，則未知電阻的表達(dá)式為R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）分析圖甲所示電路結(jié)構(gòu)，明確各電路元件的連接方式，然后連接實(shí)物電路圖．
（2）為保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，將滑片移至最大阻值處；
（3）電壓表有示數(shù)，電壓表的正負(fù)接線柱與電源正負(fù)極之間連接是連通的；
電流表的指針幾乎不偏轉(zhuǎn)說明是某處斷路；
（4）根據(jù)電壓表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)歐姆定律結(jié)合表中數(shù)據(jù)可得電阻的阻值；
（5）分析電路圖，P移至最左端，滑動變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；
P移至最右端，滑動變阻器全連入，R₀和R_x串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律可求電源電壓；
根據(jù)電源電壓不變列方程求解．

解答 解：（1）由圖甲所示電路圖可知，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與定值電阻并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，根據(jù)電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示．

（2）由圖知，滑動變阻器的下面接了左邊的A接線柱，所以閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片移至最右即B端，使其阻值最大；
（3）若R_x被短路，電壓表示數(shù)為電源電壓，電流表應(yīng)該有示數(shù)，若R_x斷路，電壓表的正負(fù)接線柱與電源正負(fù)極之間連接是連通的，電壓表示數(shù)約為電源電壓；電壓表的電阻無限大，使得電路中的電流很小，電流表的指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，
（4）由圖丙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻的阻值：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；本實(shí)驗(yàn)中多次測量的目的是求平均值減小測量誤差．
（5）P移至最左端，滑動變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₁R_x；-----①
P移至最右端，滑動變阻器全連入，R₀和R_x串聯(lián)，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₂（R₀+R_x），----②
電源電壓不變，由①②得：
I₁R_x=I₂（R₀+R_x），
解得：
R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．
故答案為：（1）斷開；見上圖；（2）B；（3）R_x斷路；（4）10；求平均值減小測量誤差；（5）=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．

點(diǎn)評 本題是伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了電路故障分析、電流表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等問題，這些都是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是重點(diǎn)，應(yīng)熟練掌握．