Question

15．圖甲是用伏安法測(cè)未知電阻R的實(shí)驗(yàn)圖．

（1）請(qǐng)你用筆劃線代替導(dǎo)線，將甲圖中的實(shí)物電路完整，要求滑片向右移動(dòng)時(shí)電流變大．
（2）閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，其故障原因可能是電阻R斷路．
（3）閉合開關(guān)，將滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為I=0.3A，則未知電阻R=8Ω．
（4）若實(shí)驗(yàn)中只有一個(gè)電壓表和一個(gè)已知電阻R₀，小明設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，同樣可以測(cè)量未知電阻R_x，請(qǐng)?jiān)诳崭駜?nèi)將實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
①閉合S、斷開S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
③請(qǐng)寫出用測(cè)量值U、U₁及R₀來表示R_x的表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中，且要一上一下接線柱進(jìn)行連接；
（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)說明電壓表并聯(lián)部分?jǐn)嗦罚?br />（3）明確電流表的量程和分度值，讀出示數(shù)，再利用歐姆定律的變形公式計(jì)算電阻的大��；
（4）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合時(shí)電路為R_x的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓；當(dāng)開關(guān)S閉合、S₁斷開時(shí)，R₀、R_x串聯(lián)，電壓表測(cè)R_x兩端的電壓；
根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)和定值電阻的阻值求出R_x的阻值，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟得出結(jié)果．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)“一上一下”串聯(lián)接在電路中，當(dāng)滑片向右移動(dòng)時(shí)電流變大，
說明滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變小，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器右下接線柱與電阻R的右接線柱連接，如圖所示：

（2）電壓表有示數(shù)說明電壓表兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)說明與電壓表并聯(lián)部分電阻R斷路．
（3）讀圖可知，電流表的量程為0～0.6A，其分度值為0.02A，則電流表的示數(shù)為0.3A．
由I=$\frac{U}{R}$得，未知電阻R的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓：
U₀=U-U_x=U-U₁，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$，即$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）電阻R斷路；
（3）0.3；8；
（3）②閉合開關(guān)S、S₁；③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接和電流表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)等，關(guān)鍵是知道有電壓表、無電流表時(shí)可根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．