题目内容

图所示,为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图,器材规格如下:(1)待测电阻RX(约100Ω)(2)直流毫安表(量程0~10mA,内阻50Ω)(3)直流电压表(量程0~3V,内阻5kΩ)(4)直流电源(输出电压4V,允许最大电流1A)(5)滑动变阻器(阻值范围0~15Ω,允许最大电流1A)(6)电键一个,导线若干条。根据器材的规格和实验要求,在本题的实物图上连线。

【错解分析】错解一:如图所示,此种连法错在变阻器的右下接线柱和电源的负极之间少连了一条线,即使变阻器取最大值,通过电路的电流也超过了10mA,大于毫安表的量程。

错解二:如图所示有两处不妥:①电压调节范围小;②电流过大。这种连法实际上与图9-19的错误是一样的。

错解三:如图所示,此种连法是用伏安法测量,电路与变阻器由滑动触头并联,无论变阻器的阻值怎样变化,流过毫安表的电流


始终超过毫安表的量程,而且当滑动触头滑到最左端时,电源还有被短路的可能,故连接错误。
错解四:如图所示,可见这种连法实际上与图9-21(变阻器取最大值时)的错误是一样的。

错解五:如图所示,显然可见,当电键闭合时电源被短路,这是不允许的,连接错误。

错解六:如图所示,电键闭合后电源被短路,滑到最右端时,电流超过毫安表的最大量程,故连接错误。

错解七:如图,无论电键是否闭合,电源、变阻器回路始终是接通的,电键的位置连接错了。

连接上的原因是:在高中学习伏安法测电阻时,接触的多是将变阻器连接一个上接线柱和一个下接线柱,串连在电路中分压限流,因而在做此题时,采用了习惯连法,没有对器材的规格要求进行计算、分析。
(2)将毫安表内接错误,错误的症结是不了解系统误差产生的原因,也是没有对器材的规格进行具体分析。
(3)出现同时连接变阻器的两个上接线柱;电表的“+”、“-”接反;不在接线柱上连线,而是在连线上连线等,说明学生缺乏实验操作的规范化训练,或缺乏亲自动手做实验。
【正解】用伏安法测电阻,首先要判明电流表应该内接还是外接,由题目所给器材规格来看,显然不满足RA<<Rx条件,而是满足Rv>>Rx条件,所以应采用外接法。若图电路,当滑动触头P处于最左端,滑动变阻器为最大值时,由题设条件流过电流表的电流
 

超过安培表的量程。因此变阻器既应分压又应分流。
正确的连接图为图所示。画图的关键是:毫安表需外接,变阻器接成分压电路。实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置。

【点评】在设计实验过程时,要根据具体实验条件,灵活应用实验原理,改变实验方法。善于从习题中或所学的物理定律的推论中得出实验原理和方法。基本原则是不能是电表超过量程,测量误差尽可能小;不能使用电器超过其额定功率,结构上不能出现短路断路现象。
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