Question

15．小明用“伏安法”測量未知電阻的阻值，他所連接的電路如圖甲所示．
（1）閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P移至右（選填“左”或“右”）端．
（2）閉合開關后，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)為0，電壓表的示數(shù)為3V，移動滑動變阻器的滑片P，電壓表和電流表的示數(shù)始終不變，檢查發(fā)現(xiàn)是電路中a、b、c三根導線中有一根斷了，則該導線是a（填寫字母）．
（3）排除故障后，閉合開關，將滑動變阻器的滑片移至某一位置時，電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖乙所示，則此次測出的電阻值是5Ω．
（4）實驗中，小明的電壓表出現(xiàn)了故障，他又找來了一個開關、一些導線，一個阻值為5Ω的定值電阻和一個規(guī)格為“100Ω 1A”的滑動變阻器，利用手邊的器材測未知電阻的阻值，他應該選擇定值電阻（選填“定值電阻”或“滑動變阻器”）接入電路進行實驗，請你幫助他設計一個電路，來測量未知電阻的阻值，在方框內畫出電路圖．（要求：只需要進行一次電路連接）

Answer 1

分析 （1）為了保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片放在阻值最大處；
（2）電流表無示數(shù)說明電路存在斷路；電壓表示數(shù)接近3V，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路；
（3）根據(jù)電流表和電壓表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表和電壓表的示數(shù)，利用歐姆定律計算電阻的阻值；
（4）電壓表損壞，只有電流表，利用已知定值電阻與未知電阻并聯(lián)，兩個開關單獨控制一個支路，電流表在干路上，當一個支路獨立工作時，測該支路電流．找電壓相等列等式求解．

解答 解：（1）為了保護電路，閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片放在阻值最大處，即最右端；
（2）電流表無示數(shù)，電壓表示數(shù)為3V，等于電源電壓，說明電壓表與電源接通，且與電壓表并聯(lián)部分開路；由此可以判斷b、c導線完好，a發(fā)生了斷路；
（3）電壓表選擇0～3V量程，示數(shù)為2.5V；電流表選擇0～0.6A，示數(shù)為0.5A；由歐姆定律可知，此次測出的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）應當選擇一個5Ω的定值電阻R₀，把已知定值電阻R₀與未知電阻R_x并聯(lián)，每個支路各有一個開關單獨控制，電流表在干路上，單獨閉合一個支路，分別測R₀ 與R_x中的電流I₀和I_x；調節(jié)滑動變阻器，使并聯(lián)電路部分的電壓不變，所以I₀ R₀=I_xR_x，即R_x=$\frac{{I}_{0}{R}_{0}}{{I}_{x}}$；故電路圖如下．

故答案為：（1）右；（2）a；（3）5；（4）定值電阻；電路圖如上圖所示．

點評 此題是伏安法測量電阻的實驗，考查了電路故障的分析、滑動變阻器的使用、電壓表和電流表的讀數(shù)以及電路的設計，都是電學實驗中的常見問題，要熟練掌握；
設計電路時，沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成并聯(lián)電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成串聯(lián)電路，找電流相等列等式求出被測電阻．