Question

3．測量一未知電阻的阻值．
（1）某同學首先用多用電表粗測電阻的大小，將多用表選擇開關(guān)置于×10Ω擋，調(diào)零后，將紅黑表筆分別接電阻兩端，發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖1所示，則所測阻值為200Ω．
（2）接著該同學計劃用伏安法準確測量電阻的阻值，提供的實驗器材有：
8V直流電源；電壓表（0～10V，內(nèi)阻約20kΩ）；電流表（0～50mA，內(nèi)阻約10Ω）；滑動變阻器（0～20Ω，1A）；開關(guān)和導線．請根據(jù)實驗要求和提供的器材，參考下面未完全連接好的實物電路在如圖2虛線方框內(nèi)畫出實驗電路圖，并完成如圖3實物電路未連接的導線．

（3）在上述（2）的實驗中，連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表皆沒有讀數(shù)，該同學用多用電表檢查電路故障．他的操作如下：選用多用電表的直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接在：電源正負極間；變阻器電阻絲的兩端；電流表“-”接線柱和電壓表“+”接線柱之間，結(jié)果多用電表的指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則可能是連接連接電流表和電壓表之間的導線發(fā)生了斷路．
（4）實驗中移動變阻器滑動頭，記下多組電流表、電壓表讀數(shù)（U，I），然后在坐標紙上作出U-I圖線，圖線的斜率大小表示待測電阻阻值．在這個實驗中，測量值＜真實值．（填“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）歐姆表指針示數(shù)與倍率的乘積是歐姆表的示數(shù)．
（2）根據(jù)待測阻值與滑動變阻器阻值間的關(guān)系確定滑動變阻器是采用分壓接法還是限流接法，根據(jù)待測電阻阻值與電流表與電壓表內(nèi)阻間的關(guān)系確定電流表采用內(nèi)接法還是外接法，然后作出實驗電路圖；根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖．
（3）根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（4）根據(jù)歐姆定律求出電壓與電流的關(guān)系式，然后根據(jù)表達式求出電阻大��；電流表外接法，由于電壓表分流，使電阻測量值小于真實值．

解答 解：（1）由圖甲所示歐姆表可知，所測電阻阻值為：20×10Ω=200Ω．
（2）由于滑動變阻器最大阻值為20Ω，遠小于待測電阻阻值200Ω，如果滑動變阻器采用限流接法，移動滑動變阻器滑片時，電路電流及待測電阻電壓變化較小，不能進行多次測量，因此滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法；電壓表內(nèi)阻是
20kΩ，電流表內(nèi)阻是10Ω，待測電阻阻值約為200Ω，相對來說電壓表內(nèi)阻遠大于待測電阻阻值，因此電流表應(yīng)采用外接法，實驗電路圖如圖1所示；根據(jù)實驗電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖2所示．
（3）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表皆沒有讀數(shù)，說明電路存在斷路；用電壓表測：電源正負極間、變阻器電阻絲的兩端、電流表“-”接線柱和電壓表“+”接線柱之間，結(jié)果多用電表的指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明各測試連點之間不存在斷路，因此電路斷路位置在連接電流表與電壓表之間的導線斷路．
（4）由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R}$，則U=IR，在電阻一定時，U與I成正比，它們的比例系數(shù)是導體電阻R，因此U-I圖象的斜率大小表示電阻阻值；實驗采用了電流表外接法，由于電壓表的分流作用，使電流表的測量值大于真實值，由R=$\frac{U}{I}$可知，電阻的測量值小于電阻的真實值．
故答案為：（1）200；（2）實驗電路圖如圖1所示；實物電路圖如圖2所示；
（3）連接電流表和電壓表；（4）斜率，＜

點評 本題考查了歐姆表讀數(shù)、設(shè)計實驗電路、連接實物電路圖、實驗誤差分析等問題；設(shè)計實驗電路是該題的難點，也是正確解題的關(guān)鍵；設(shè)計實驗電路的關(guān)鍵是：確定滑動變阻器采用分壓接法還是限流接法，電流表是采用內(nèi)接法還是外接法．