题目内容

6．（1）实验室中测量电阻的阻值．
实验器材：待测电阻Rx（约几百欧）、电源（电源电压约4V）、电压表（0～3V）、电阻箱R（0-999.9Ω  1A）、开关S1，单刀双掷开关S2和若干导线，小虎根据所提供的器材进行了如下实验：
①设计实验电路图（未画出），并连接成如图1所示的实物电路．经检查发现此电路存在连接错误，请你在接错的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的接线．
②电路连接正确后，闭合S1，将S2拨到触点1，此时电压表的读数为U1．
③闭合S1，将S2拨到触点2，当电阻箱的阻值调为R0时，电压表的示数为U2，则待测电阻的阻值RX=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．
【拓展】如果实验器材中没有提供电压表，而是提供一只电流表（0～0.6A），使用这些器材，你认为不能（选填“能”或“不能”）准确测出待测电阻RX的阻值，原因是电路中电阻大，电流小，不能准确读出电流表示数．
（2）小宇设计了一个待测电阻的实验电路，如图2所示．
①闭合开关S，调节滑动变阻器滑片P的位置，测得电流表A1的示数为I1，A2的电阻为I2，则待测电阻RX=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
②在某次测量中，小宇发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片，两个电流表A1，A2的示数始终相等，即I1=I2，据此，你判断发生故障的原因是Rx支路断路；
【拓展】你认为在小宇的实验中滑动变阻器的作用是保护电路和改变电路中的电流．

分析 （1）①根据实验设计的要求，看所连接的电路是否可以达到测量目的，再判断错误出现在何处，并做相应改正；
③根据实验步骤，利用欧姆定律可推导得出电阻的表达式；
【拓展】电路总电压约5V，电阻数百欧，电路电流很小，电流表是的指针偏转很小，不能准确读数；
（2）①由电路图可知，R0与Rx并联后与滑动变阻器串联，电流表A1测R0支路的电流，电流表A2测干路电流，根据并联电路的电流特点求出通过Rx的电流，利用并联电路的电压特点和欧姆定律得出等式即可求出Rx的阻值；
②A2在干路上，A1在支路上，移动滑片，A1和A2示数相等，Rx的支路断开；
【拓展】实验过程中，滑动变阻器有两个作用：保护电路和改变电路电流．

解答 解：（1）①读图可知，当单刀双掷开关拨至“2”时，电压表被短路，无法测量定值电阻的电压，故导线连接错误，修改如下图：

③电路连接正确后，闭合S1，将S2拨到触点1，此时电阻箱与定值电阻串联，电压表测电源电压，电压表的读数为U1．
闭合S1，将S2拨到触点2，当电阻箱的阻值调为R0时，电压表测Rx电压，电压表的示数为U2，所以Rx电压为U2，
根据串联电路总电压等于各串联导体的电压之和，
所以，R0的电压为：U′=U1-U2，
因为串联电路电流处处相等，
由I=$\frac{U}{R}$可得，$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{x}}$，
所以，则待测电阻的阻值Rx=$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$．
【拓展】电源电压约5V，电路电阻很大，根据欧姆定律得，电路电流很小，电流表指针偏转很小，不能准确读出电流值，不能准确测量电阻的阻值；
（2）①由电路图可知，R0与Rx并联后与滑动变阻器串联，电流表A1测R0支路的电流，电流表A2测干路电流，
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以，通过Rx的电路：
Ix=I2-I1，
因并联电路中各支路两端的电压相等，
所以，Ux=U0，即Ux=IxRx=（I2-I1）Rx=U0=I1R0，
解得：Rx=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．
②移动滑片，A1与A2示数相等，Rx支路电流为0，即Rx支路断路；
【拓展】闭合开关前，滑片处于最大阻值处，滑动变阻器在电路中起保护作用；
实验过程中，移动滑片可以改变Rx的电流，能得到多组电压和电流值，完成多次测量，求平均值减小误差．
故答案为：
（1）①见上图；③$\frac{{U}_{2}{R}_{0}}{{U}_{1}-{U}_{2}}$；【拓展】不能；电路中电阻大，电流小，不能准确读出电流表示数；
（2）①$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；②断路；【拓展】保护电路和改变电路中的电流．

点评 本题考查了特殊情况下测电阻的实验，在没有电流表时应借助于串联电路的特点设计实验，在没有电压表时应借助于并联电路的电压特点设计实验，有一定难度．

练习册系列答案
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14．关于光现象的分析正确的是（　　）
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11．下列关于新材料说法及其表述正确的是（　　）
A．超市条形码识别仪的光敏二极管的主要材料是半导体
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B．将待测色拉油倒入烧杯中，用天平测出烧杯和色拉油的总质量为55.8g；
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