Question

4．小明準(zhǔn)備測(cè)一個(gè)未知電阻R_x的阻值．在所需實(shí)驗(yàn)器材中發(fā)現(xiàn)電壓表壞了，滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是0～20Ω，電源電壓未知但恒定．于是他設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路．
（1）當(dāng)S₁、S₃閉合時(shí)，不能（填“能”或“不能”）將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最左端，理由是：當(dāng)滑片滑到最左端時(shí)電路形成了短路．
（2）請(qǐng)按他設(shè)計(jì)的電路圖寫出測(cè)定未知電阻R_x的實(shí)驗(yàn)步驟：①將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最右端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃，讀出電流表示數(shù)I₁
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，再閉合開(kāi)關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂．
（3）用所測(cè)量的物理量，寫出R_x的數(shù)學(xué)表達(dá)式：$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×20Ω．

Answer 1

分析 （1）連接電路的電路要注意避免短路；
（2）（3）在沒(méi)有電壓表的情況下，電流表和定值電阻（變阻器的滑片置于阻值最大處）應(yīng)起到電壓表的作用；分別將變阻器的最大阻值和待測(cè)電阻接入電路，據(jù)歐姆定律求出R_x的大�。�

解答 解：（1）當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最左端，S₁、S₃閉合時(shí)會(huì)形成短路，所以不能將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最左端；
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最右端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃，讀出電流表示數(shù)I₁
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，再閉合開(kāi)關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂
（3）在①中，根據(jù)歐姆定律，電源電壓U=I₁×20Ω，因電源電壓不變，在②中，待測(cè)電阻大小R₂=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×20Ω．
故答案為：（1）不能； 當(dāng)滑片滑到最左端時(shí)電路形成了短路；
（2）①將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最右端，閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃，讀出電流表示數(shù)I₁
②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，再閉合開(kāi)關(guān)S₂，讀出電流表示數(shù)I₂．
（3）$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$×20Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查在沒(méi)有電壓表的情況下，實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意的事項(xiàng)及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，屬于中等難度的題目．