Question

8．要測量一個阻值約為幾百歐的電阻R_x．實驗室提供的器材有：電源（電壓為3V）、學生用電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、學生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、滑動變阻器R₁和電阻箱R₂（0～9999Ω  5A）各一個，開關、導線若干．
（1）小明用伏安法測量該電阻，如圖是小明連接的電路．接通電路后，觀察到電流表指針不偏轉，示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為2V．請你判斷：
電路中哪一個元件發(fā)生了什么故障？答：電阻斷路；
（2）在排除故障換用新元件后，經(jīng)檢查電路完好．閉合開關，逐漸減小滑動變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數(shù)，但電流表的指針幾乎不偏轉，電流太小的原因是待測電阻阻值太大．所以按小明所選的器材不能用伏安法測出該電阻的值．
（3）請你幫助小明在實驗室所提供的器材中選擇合適的器材，設計實驗方案測出該電阻的值．
（a）在虛線方框中畫出實驗電路圖；
（b）實驗步驟：按圖連接好電路；閉合S₁調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表顯示合適的值；斷開S₁閉合S₂，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表示數(shù)與閉合S₁時相同；讀出電阻箱的阻值R．
（c）寫出待測電阻R_x的表達式：R_x=R．

Answer 1

分析 （1）常見的電路故障有斷路與短路兩種，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（2）在電源電動勢一定時如果電路電阻太大，則電路電流會很�。�
（3）由于待測電阻阻值太大不宜用伏安法測電阻測出電阻阻值，可以應用等效法測電阻阻值，根據(jù)實驗器材應用等效法測電阻，據(jù)此作出實驗電路、完成實驗步驟．

解答 解：（1）連接好電路閉合開關電流表不偏轉，說明電路存在斷路；電壓表有示數(shù)，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，則可能是與電壓表并聯(lián)的電阻斷路．
（2）閉合開關，逐漸減小滑動變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數(shù)，但電流表的指針幾乎不偏轉，電路電流很小，說明電路電阻很大，可能是由于待測電阻阻值太大造成的．
（3）（a）待測電阻阻值太大，不宜用伏安法測出其阻值，可以應用等效法測出待測電阻阻值，實驗電路圖如圖所示：

（b）實驗步驟：按圖連接好電路；閉合S₁調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表顯示合適的值；斷開S₁閉合S₂，保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表示數(shù)與閉合S₁時相同；讀出電阻箱的阻值R．
（c）兩種情況下滑動變阻器接入電路的阻值相同，電壓表示數(shù)相同，則電路總電阻相同，即待測電阻阻值與電阻箱接入電路的阻值相等，R_x=R．
故答案為：（1）電阻斷路；（2）待測電阻阻值太大；（3）（a）如圖所示；（b）保持滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電壓表示數(shù)與閉合S₁時相同；（c）R_x=R．

點評 本題考查了電路故障分析、電路現(xiàn)象分析、實驗設計，根據(jù)實驗器材與實驗目的確定實驗原理是設計實驗測電阻的前提與關鍵，根據(jù)實驗原理與實驗器材作出電路圖，合理安排實驗步驟即可解題．