Question

6．小明同学利用如图1（1）所示的电路图测定定值电阻：

（1）当要闭合开关时，小明发现如图1（1）所示电路还没有连接完整，请你用笔画线代替导线．将电路连接完整，并将此时的电路图画在图1（2）中．
（2）连接完电路，闭合开关，小明发现，电流表无示数，而电压表示数接近3V，则出现故障的原因可能是电阻R断路．
（3）排除故障后，调节滑动变阻器，电流表的示数电压表的示数如图1（3）所示，由此求出待测电阻为10Ω．至此，小明说已经完成实验，同组的小聪认为不妥，因为没有多次测量求平均值减小误差．
（4）做完以上实验后，小明还用该实验装置来探究电流与电压的关系，计划测量当R_x两端电压分别为1V、2V、3V时对应的电流，但发现无论调节滑动变阻器都不能使R_x两端电压达到1V，原因可能是滑动变阻器的阻值太小．
（5）另一组的小玥同学用如图2所示的电路测未知电阻R_x的阻值，并将数据记录在表中，则该未知电阻R_x的阻值为10Ω，该电路的电源电压为6V．

I/A	0.1	0.15	0.2	0.25	0.3	0.35	0.4
U/V	5	4.5	4	3.5	3	2.5	2

Answer 1

分析 （1）测定值电阻阻值，滑动变阻器与待测电阻要串联在电路中，连接实物电路图，然后根据实物电路图作出电路图．
（2）常见电路故障有断路与短路，根据电路故障现象分析电路故障原因．
（3）由图示电表确定其量程与分度值，读出其示数，然后由欧姆定律求出电阻阻值；为减小实验误差应进行多次实验，多次测量求平均值．
（4）滑动变阻器与电阻R_X串联，电源电压一定，由串联电路特点知，滑动变阻器电压越大，电阻两端电压越小，电压表示数越小；现在无论如何调节滑动变阻器都不能使R_X两端电压达到1V，可能是因为滑动变阻器分压太小造成的．
（5）根据电路结构，应用串联电路特点与欧姆定律求出电阻阻值与电源电压．

解答 解：
（1）把滑动变阻器与开关串联接入电路，实物电路图如左图所示；根据实物电路图作出实验电路图，实验电路图如右图所示：

（2）闭合开关，电流表无示数，说明电路存在断路，电压表示数接近电源电压3V，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，则与电压表并联的电阻R断路．
（3）由图示电压表可知，其量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.4V，由图示电流表可知，其量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A，根据I=$\frac{U}{R}$可得，电阻阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；只进行一次实验，只测出了一组实验数据，没有进行多次测量求平均值，实验误差较大．
（4）电源电压为3V，电阻与滑动变阻器串联，根据串分压的知识，当电阻电压为1V时，滑动变阻器两端的电压应为2V，则滑动变阻器的阻值为待测电阻的2倍，所以电阻两端电压达不到1V，是因为滑动变阻器R的阻值太小．
（5）由图4所示电路图可知，电压表测滑动变阻器两端电压，电流表测电路电流，设电源电压为U，电阻两端电压U_R=U-U_滑，根据I=$\frac{U}{R}$可得，
电阻阻值R_X=$\frac{U-{U}_{1滑}}{{I}_{1}}$=$\frac{U-5V}{0.1A}$；R_X=$\frac{U-{U}_{2滑}}{{I}_{2}}$=$\frac{U-4.5V}{0.15A}$；解得：U=6V，R=10Ω．
故答案为：（1）实物电路图如上图所示；电路图如上图所示；（2）电阻R断路；（3）10；没有多次测量求平均值减小误差；（4）滑动变阻器的阻值太小；（5）10；6．

点评 本题考查了连接实物电路图、作电路图、实验故障分析、电表读数、求电阻等问题；对电表读数时，要先确定其量程与分度值，然后再读数，读数时视线要与电表刻度线垂直．