Question

13．要测量一个阻值约为几百欧的电阻R_x，实验室提供的器材有：电源（电压为3V）、学生用电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、学生用电压表（量程为0～3V、0～15V）、滑动变阻器R₁和电阻箱R₂ （0～9999Ω 5A）各一个，开关、导线若干．

（1）小明用伏安法测量该电阻，甲图是小明连接的电路．连接电路时，小明注意到了开关应断开，滑片P应该滑到右边（“左边”或“右边”）；
（2）接通电路后，观察到电流表无示数，电压表示数接近3V，若电路只有一处故障，则可能是电阻断路；
（3）在排除故障换用新元件后，经检查电路完好．闭合开关，逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小，电压表示数逐渐变大，但电流表的指针几乎不偏转，电流太小的原因是待测电阻的阻值较大且电源电压低，所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的阻值；
（4）小明又想到一种新的测量方法，电路如图乙所示，操作如下：先闭合S₁、断开S₂，调节滑动变阻器R₁，使电压表的示数为U；再断开S₁、闭合S₂，调节R₂，使电压表的示数为U，记录此时电阻箱的示数R；则R_x=R₂．

Answer 1

分析 （1）连接电路前，开关应处于断开状态；滑动变阻器接入电路的阻值为最大．由图知滑动变阻器接入电路的为左半部分电阻，据此判断滑片位置；
（2）电压表有示数并等于电源电压，电流表无示数，故障只有与电压表并联的电路断路了；
（3）当电路中电压不变时，电阻减小，电流表示数太小，原因可能是电源电压太小或所测电阻太大；
（4）根据串联电路的电压特点和欧姆定律即可分析实验过程．

解答 解：（1）连接电路前，开关应处于断开状态；滑动变阻器接入电路的阻值为最大．由图知滑动变阻器接入电路的为左半部分电阻，可以判断滑片在最右边时连入电路中的电阻最大．
（2）电流表没有示数说明电路断路了，而电压表有示数，说明电压表两接线柱到电源间是通路，则故障为：电阻断路；
（3）因为电源电压为3V，而电阻R_x的阻值大约为几百欧，即待测电阻的阻值较大且电源电压低，由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流太小，所以不能用伏安法测出该电阻的值；
（4）如图乙所示，先闭合S₁、断开S₂，调节滑动变阻器R₁，使电压表的示数为U；再断开S₁、闭合S₂，调节R₂，使电压表的示数为U，记录此时电阻箱的示数R；
由于串联电路中电源电压和滑动变阻器R₁两端的电压不变，则R_x=R． 
故答案为：（1）断开；右边；（2）电阻断路；（3）待测电阻的阻值较大且电源电压低．（4）R₂；U；R．

点评 此题测量电阻的实验，考查了电路实验的分析和设计．要根据不同的情况用不同的方法测量电阻．