Question

20．某同學(xué)想測量一個未知電阻R_x的阻值，實(shí)驗(yàn)室所提供的器材有：電源（電壓恒定），一個電流表，若干個定值電阻R₀，兩個開關(guān)S₁、S₂及導(dǎo)線，他設(shè)計(jì)并連接了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路：

（1）根據(jù)圖中所示的實(shí)物電路，在方框中畫出電路圖．
（2）為了正確選擇電流表的量程，閉合開關(guān)前應(yīng)進(jìn)行試觸
（3）閉合開關(guān)S₁、S₂后，電流表示數(shù)I₁=0.5A，請?jiān)趫D中正確畫出電流表指針?biāo)�在位置，此時電源電壓U=I₁R₂
（4）斷開開關(guān)S₂，電流表示數(shù)為I₂，則電源電壓U=I₂（R₀+R_x）（用物理量符號表示）．該同學(xué)在AB間分別接入不同阻值的定值電阻，進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．通過計(jì)算將結(jié)果填入表格中的空白處

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	定值電阻R0/Ω	電流I2/A	待測電阻Rx/Ω	R的平均值/Ω
1	5	0.34	10.63
2	10	0.25	10.00
3	15	0.21
4	30	0.13	10.54

Answer 1

分析 （1）由實(shí)物電路圖畫電路圖時，可以根據(jù)電流流向法，從電源的正極出發(fā)依次畫出各電路原件回到負(fù)極即可．
（2）用開關(guān)進(jìn)行試觸，檢查電路是否正常．
（3）由圖（2）確定電流表的量程與最小分度值，根據(jù)電流表示數(shù)，找出對應(yīng)的刻度線，然后作圖；
（4）根據(jù)串聯(lián)電路的電阻關(guān)系可計(jì)算出電路中總電阻，根據(jù)歐姆定律的推導(dǎo)公式U=IR計(jì)算出電源電壓；更換不同阻值的定值電阻后，分別測出電流值，根據(jù)電源電壓不變列等式，計(jì)算出待測電阻的阻值大��；計(jì)算出多次測量結(jié)果的平均值作為最后結(jié)果，可以減小誤差；

解答 解：（1）根據(jù)實(shí)物圖可知，開關(guān)斷開時，電流從電源的正極出來，依次經(jīng)過R₀，R_x，電流表，開關(guān)S₁，回到電源的負(fù)極；開關(guān)S₂接在AB兩點(diǎn)上，所以電路圖如圖所示：

（2）為了正確選項(xiàng)電流表量程，閉合開關(guān)前應(yīng)利用試觸法進(jìn)行試觸來確定電流表量程；
（3）由圖可知，電流表使用的是0～0.6A量程，而現(xiàn)在電流表示數(shù)為0.5A，則電流表指針偏轉(zhuǎn)了25小格，指針位置如圖示數(shù)：

（4）當(dāng)斷開開關(guān)S₂時，R₀與R_x串聯(lián)，電流表示數(shù)為I₂，由歐姆定律可知，電源電壓為：U=I₂（R₀+R_x）；
當(dāng)閉合開關(guān)S₁S₂后，電流表示數(shù)為0.5A，所以電源電壓U=I₁R_x=0.5A×R_x，
當(dāng)斷開開關(guān)S₂時，R₀與R_x串聯(lián)，在第3此實(shí)驗(yàn)中，定值電阻R₀=15Ω，電流I₂=0.21A，
此時電源電壓為：U=I₂（R₀+R_x）=0.21A×（15Ω+Rx），
所以：0.5A×R_x=0.21A×（15Ω+Rx），解得：Rx=10.86Ω；
所以R_x的平均值為：R_x=$\frac{10.63Ω+10.00Ω+10.86Ω+10.54Ω}{4}$=10.51Ω．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）試觸；（3）如上圖所示；（4）I₂（R₀+R_x）；10.86；10.51．

點(diǎn)評 此題是測量定值電阻的阻值實(shí)驗(yàn)，考查了根據(jù)實(shí)物圖畫電路圖、試觸、電流表的使用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)以及歐姆定律的應(yīng)用、電阻的計(jì)算等知識，涉及的知識點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)；同時考查了對伏安法測電阻的理解，實(shí)驗(yàn)中沒有滑動變阻器，利用開關(guān)和定值電阻替代滑動變阻器，測出多組數(shù)據(jù)，具有創(chuàng)新性，有一定難度．