Question

16．实验室有一个定值电阻R_X铭牌损坏，小明同学为了测出R_X的阻值，设计了如下实验步骤：
Ⅰ．小明同学设计了如图1的电路（R′是滑动变阻器，R为变阻箱）．
Ⅱ．将电阻箱R接入a、b之间，闭合开关．适当调节滑动变阻器R′后保持其阻值不变，调节电阻箱R接入的阻值，读出电压表的示数U和电阻箱接入的阻值R，记录数据．
Ⅲ．改变电阻箱R接入的阻值，得到多组电压U和接入阻值R的数据．
Ⅳ．根据所得到的数据绘制U-R图象．
Ⅴ．用待测电阻R_X替换电阻箱接入a、b之间，读出电压表的读数，根据Ⅳ中绘制的图象得到R_X的阻值大小．
（1）若小明选用两节干电池作为实验电源，按照电路图将实物图2补充完整．
（2）小明将变阻箱接入电路后，无论怎么调节，电压表的示数始终为零，则可能的原因是AC．
A．变阻箱内部短路    B．滑动变阻器短路C．滑动变阻器断路       D．开关短路
（3）排除故障后，小明得到了如表的数据，并绘制了如图3所示的图象，当小明使用待测电阻R_X替换电阻箱后，读得电压表示数为2V，则R_X=20Ω．

电阻R/Ω	5.0	10.0	15.0	25.0	35.0	45.0
电压U/V	1.00	1.50	1.80	2.14	2.32	2.45

（4）使用较长时间后，干电池两端的电压会变小，若仍用本实验装置和Ⅳ中测绘的U-R图象测定某一电阻，则测定结果将偏小（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根据电路图把滑动变阻器与电阻箱串联接入电路，电压表并联在电阻箱两端．
（2）常见电路故障有断路与短路两种，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）根据电压表示数，由图示图象求出待测电阻阻值．
（4）根据电源电压的变化，原因串联电路特点与欧姆定律分析答题．

解答 解：（1）电源由两节干电池组成，电源电压U=1.5V×2=3V，电压表选0～3V量程，把滑动变阻器与电阻箱串联接入电路，电压表并联在电阻箱两端，实物电路图如图所示：

（2）A、如果变阻箱内部短路，电压表被短路，电压表示数为零，故A正确；
B、如果滑动变阻器短路，电压表测电源两端电压，电压表示数不会为零，故B错误；
C、如果滑动变阻器断路，电路断路，电压表不能与电源两极相连，电压表示数为零，故C正确；
D、开关短路不会影响电压表示数，电压表示数不会为零，故D错误；故选AC．
（3）由图示图象可知，电压U=2V时电阻阻值为20Ω，则待测电阻阻值R_X=20Ω．
（4）电池用久了，电池电压U变小，待测电阻两端电压：U_X=IR_X=$\frac{U{R}_{X}}{R′+{R}_{X}}$=$\frac{U}{\frac{R′}{{R}_{X}}+1}$，
由于U变小，只有当R_X阻值较大时电压表示数才会与电阻箱两端电压变大，因此所测电阻阻值偏小．
故答案为：（1）电路图如图所示；（2）AC；（3）20；（4）偏小．

点评 本题考查了连接实物电路图、电路故障分析、求电阻阻值、实验误差分析，连接电路图时要注意滑动变阻器的接法，滑动变阻器要接一上一下两个接线柱，连接电路时，要注意电表量程的选择．