Question

在用电阻箱、电压表测定一个未知定值电阻R_X的阻值时，小明设计了如图甲所示的实验电路，其中R′是电阻箱，R₀是定值电阻．
（1）图甲中，为测出R_X的阻值，闭合开关S后，小明应该先把开关S₁接到触点1，记录电压表的示数U；然后把开关S₁接到触点2，并调节电阻箱R′，直到______，读出此时电阻箱R′的示数（各旋钮的位置如图乙所示），则待测电阻R_X的阻值为______Ω．

（2）小兰认为将图甲中的电阻R₀去掉，也能测出R_X的阻值．你认为可行吗？
答：______　　理由是：______
（3）小亮设计了图丙的电路测R_X的阻值．
a．根据图丙提供的电路图，用笔画线代替导线，将图丁的实物连接成实验电路．
b．连接电路时开关应______，在图丙中，在闭合开关前，滑片P应位于滑动变阻器的最______端（填“左”或“右”）．
c．在实验时，发现A的示数为零，V的示数接近电源电压，请你帮分析电路的故障可能是：______
d．与图甲的方法比较，你觉得图丙最显著的优点是：______．

Answer 1

解：（1）把开关S₁接到触点2，并调节电阻箱R′，直到电压表示数等于U为止；
由图乙所示电阻箱可知，电阻箱示数R'=R_X=0×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+8×1Ω=18Ω．
故答案为：电压表示数等于U为止；18．
（2）去掉电阻R₀，电压表测的是电源电压U，不能用等效替代法测出电阻R_X的阻值，将图甲中的电阻R₀去除不可行．
故答案为：不可行；不能用等效替代法测出电阻R_X的阻值．
（3）a、滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与待测电阻并联，电路图如右图所示；
b、连接电路时，开关应断开，在丙图中，闭合开关前，滑片P应置于最左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大；
c、电流表A示数为零，电压表V的示数接近电源电压，电路故障是：电阻R_X断路；
d、甲图只能进行一次测量，丁图所示实验，移动滑动变阻器滑片可以改变待测电阻两端电压与电流，可以进行多次测量求平均值，减小实验测量误差，图丁所示实验由于甲示实验．
故答案为：a、电路图如图所示；b、断开；左；c、电阻R_X断路；d、能进行多次测量，求平均值．
分析：（1）本实验应用了等效替代法，单刀双掷开关可控制待测电阻R_X与定值电阻R₀串联，或电阻箱R'与定值电阻R₀串联，电压表测R_X或R'与定值电阻R₀串联时的电压，当电压表示数相同时，电阻R_X与电阻R'阻值相同，应该先把开关S₁接到触点1；电阻箱各挡示数乘以倍率的和是电阻箱的阻值．
（2）去掉电阻R₀，电压表测的是电源电压U，不能保证电阻R_X与电阻R'电压相同，测不出电阻R'的阻值．
（3）a、由图丁可知，滑动变阻器、电流表、电压表连接不完整，滑动变阻器、电流表串联接入电路，电压表与待测电阻并联；
b、连接电路时，开关应断开，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值；
c、电流表示数为零，电路存在断路，电压表有示数，示数接近电源电压，说明电压表与电源两极相连，电压表并联电路之外电路不存在断路，因此电路断路位置在待测电阻处；
d、图丁实验方案能进行多次测量，求平均值，可以减小实验测量误差．
点评：本实验应用了等效替代法测电阻阻值、电阻箱读数、连接电路图、电路故障分析等问题，这是实验的常考问题，应掌握；本题解题关键是：应知道本题测待测电阻阻值的方法：等效替代法，等效替代法在实验中经常使用，要注意体会、总结这种方法．