题目内容

19.如图(甲)所示是测量定值电阻Rx阻值的实验电路.
(1)连好电路后闭合开关,发现电流表无示数、电压表有示数,则电路的故障可能是Rx断路.
(2)排除故障后,移动滑动变阻器的滑片,当电压表的示数为2.4V时,电流表的示数如图(乙)所示,则通过电阻Rx的电流为0.24A,Rx的阻值为10Ω.
(3)另有同学们设计了下列二种测量方案,方案中定值电阻的阻值为R0.
①方案一的电路中,闭合开关S,如果电压表V1和V2的读数分别为U1和U2,则电阻Rx的阻值表达式为Rx=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$;
②方案二的电路中,将S接到a时,读出电流表的示数I1;再将S接到b,读出电流表的示数I2;由I2Rx=I1R0可得Rx=I1R0/I2.你认为二种方案中可行的为①(填①或②),理由为开关由a改接到b过程中,电路电流发生变化,滑动变阻器两端电压变化,定值电阻与待测电阻两端电压不相等..

分析 (1)电流表无示数,说明电路中有断路的地方;电压表有示数,说明电压表与电源连接的部分无断路.
(2)确定电流表量程、最小分度值,读出电流表示数,已知电压和电流,由R=$\frac{U}{I}$求出电阻阻值;
(3)①方案一中定值电阻与待测电阻串联,已知定值电阻电压与阻值,由欧姆定律可以求出电路电流,已知待测电阻两端的电压,由欧姆定律可以求出待测电阻的阻值;
②用等效替代法测待测电阻的电压,但根据设计,当开关S由a拨到b时,电阻R0和RX两端的电压不相等,故设计是不合理的.

解答 解:(1)由图可见,电阻和滑动变阻器串联,电流表测电路的电流,电压表测电阻两端的电压;电流表无示数,说明电路中某处断路;电压表有示数说明,电压表与电源连接的部分无断路,即电流表、滑动变阻器、开关无断路,因此故障就是电阻Rx断路;
(2)电流表选择的是0~0.6A量程,对应的分度值为0.02A,此时的示数为0.24A,
由欧姆定律得:待测电阻的阻值为Rx=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω;
(3)①流过电路的电流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$,由欧姆定律得:电阻Rx的阻值Rx=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{{U}_{2}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$;
②小明的设计不合理;
因为:在串联电路中,用电器两端电压与其阻值成正比,开关由a改接到b过程中,电路电流发生变化,滑动变阻器两端电压变化,定值电阻与待测电阻两端电压不相等,所以该方案不可行.
故答案为:(1)Rx断路;
(2)0.24;10;
(3)$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}}$;②;开关由a改接到b过程中,电路电流发生变化,滑动变阻器两端电压变化,定值电阻与待测电阻两端电压不相等.

点评 本题考查了连接电路、电路故障分析、电流表的读数和电阻的计算以及不同方法测量待测电阻阻值,其中利用串联电路特点应用等效法测量电阻阻值时,应该保持电阻和电阻电阻两端电压相同.

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