Question

10．同学利用电压表和电流表测量电阻R₁的阻值（约9Ω左右），电源选用两节干电池．

（1）按图甲电路，将图乙中电流表正确连入电路．
（2）该同学检查电路连接正确，合上开关，可是无论怎样移动滑片，电压表示数总为3V不变，你认为发生故障的原因可能是R₁处断路或R₂处短路．
（3）清除故障后，闭合开关前，应将滑片P调到右端．这样起到保护电路的作用．
（4）当小明将滑片P向左滑动时，电压表示数将增大（填“增大”、“减小”、“不变”），当P滑到某一位置时，两表读数如图丙所示，由此可知R=10Ω．

Answer 1

分析 （1）在连接电路时，注意电流表的正负接线柱及量程的选择；
（2）电压表示数总为3V不变，说明电压表测量的是电源两端的电压，寻找可能的原因，可能是滑动变阻器短路或被测电阻断路；
（3）闭合开关前，应将滑片P调到滑动变阻器的最大阻值处，以保护电路；
（4）分析变阻器接入电路的阻值变化情况，判断电路中电流的变化，再根据U=IR判断电压表的示数变化情况；在读数时，要注意电表的量程和分度值，根据R=$\frac{U}{I}$计算待测电阻的阻值．

解答 解：
（1）电源是两节干电池串联，则电源电压为3V；电阻R₁的阻值约为9Ω，当变阻器接入电路的阻值为0时，电路中的电流最大为I=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{9Ω}$≈0.33A，故电流表的量程选择0～0.6A；将电流表与开关、电阻R₁串联起来，如图所示：

（2）移动滑片，电压表示数总为3V，说明电压表测的是电源电压；原因可能是R₁处断路，电压表串联在电路中测量电源电压；也可能是R₂处短路，电路为R₁的简单电路，此时电压表也测电源电压；
（3）清除故障后，闭合开关前，应将滑片P调到滑动变阻器的最大阻值处，由图可知，应将滑片调到最右端；当变阻器接入电路的阻值最大时，电流最小，可以起到保护电路的作用；
（4）将滑片P向左滑动时，滑动变阻器接入电路的阻值减小，所以电路中的电流变大，而R₁的阻值不变，根据U=IR可知，它两端的电压变大，即电压表示数增大．
由图乙可知，电压表的量程为0～3V，则图丙中电压表示数为U=2V；
电流表的量程为0～0.6A，则图丙中电流表示数为I=0.2A，
由此可知R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω．
故答案为：（1）如上图所示；（2）R₁处断路； R₂处短路；（3）右；保护电路；（4）增大；10．

点评 本题是伏安法测电阻实验，考查了电流表的连接、电路故障的分析、电流表和电压表的读数，以及欧姆定律的应用．