Question

5．上实验课时，程东同学用“伏安法”测量某电阻R的阻值，并用被测电阻、滑动变阻器、电压表、电流表、三节干电池、开关和导线若干等器材做如下实验：

（1）请根据图甲所示电路图，用笔画线代替导线把图乙的电路连接完整．
（2）在连接电路的各元件时，开关应处于断开状态；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片P置于B处．
（3）电路连接完整后，闭合开关S，并移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表和电压表的指针均没有发生偏转，发生此现象的原因是除定值电阻以外的某一部分出现了断路．
（4）排除故障后，若某次测量的电压和电流大小如图丙所示：电压表的示数是2.6V，电流表的示数是0.26A，则本次所测电阻的阻值是10Ω．
（5）由于本实验所用的滑动变阻器上的铭牌字迹已模糊不清（可能是0～20Ω或0～30Ω），请你利用本实验中的器材，包括已经通过多次测量取平均值得到阻值为R的电阻，在不使用电压表的前提下，设计一个实验，测出滑动变阻器的最大阻值R′_ma．（可画电路图帮助说明）
①写出实验步骤（用相应的符号代替物理量）：如图1所示：将滑片滑到最左端a，测得电流为I₁；将滑片滑到最右端b，测得电流为I₂．
②滑动变阻器最大阻值的表达式：R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）连接电路，先弄清电路图各元件的连接方式，滑动变阻器、电压表、电流表的量程连接正确且符合要求．
可采用“电流流向法”，从电源的正极出发，按照电流的流向，先串主电路，两将电压表并在待测电阻的两端，连线不准交叉．
（2）为了保护电路，在连接电路时应使开关断开，使滑动变阻器处于最大阻值状态．
（3）电路连接完整后，闭合开关S，并移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表和电压表的指针均没有发生偏转，即说明此时电路是开路的，且电压表不能测出电压．
（4）首先确定电表使用的量程，然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数，最后用最小刻度值乘以格数即为电表的示数，再利用公式R=$\frac{U}{I}$计算求电阻．
（5）利用定值电阻的阻值，结合欧姆定律进行分析判断即可．

解答 解：
（1）采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次将开关S、电流表、待测电阻、滑动变阻器串联起来，再将电压表并联在待测电阻的两端；
如下图所示：

（2）闭合开关前，应使滑动变阻器的阻值处于最大状态，由图可知变阻器的滑片滑在B点时连入电路中的电阻丝阻值最大．
（3）电路连接完整后，闭合开关S，并移动滑动变阻器的滑片P，发现电流表和电压表的指针均没有发生偏转，即说明此时电路是开路的，且电压表不能测出电压；故该现象可能是由于：除定值电阻以外的某一部分出现了断路；
（4）电压表使用的量程为0～3V，每一个大格代表1V，每一个小格代表0.1V，电压表示数为U=2.6V，
电流表使用的量程为0～0.6A，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流表示数为I=0.26A，
R的阻值为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.6V}{0.26A}$=10Ω；
（5）解法一：
如图1所示：①将滑片滑到最左端a，测得电流为I₁；将滑片滑到最右端b，测得电流为I₂．
②R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．
解法二：如图2所示①用电流表测出通过电阻R支路电流为I₁；将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，再用电流表测出通过滑动变阻器R′支路电流为I₂；
②R′_max=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}}$．

故答案为：
（1）如上图所示；（2）B；（3）除定值电阻以外的某一部分出现了断路；（4）2.6；0.26；10；（5）如图1所示：将滑片滑到最左端a，测得电流为I₁；将滑片滑到最右端b，测得电流为I₂；$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

点评 ①由电路图连接实物图或者由实物图画电路图，首要的问题是弄清各元件的连接方式、用到的量程、正负极等问题，从电源正极开始逐一分析．
②考查对连接电路时的注意事项的了解，以及对滑动变阻器作用的认识．
③分析电路错误或缺陷关键是：看清电路图、熟悉电路连接的注意事项．
④掌握电流表和电压表的读数方法．