Question

9．小明做“用电流表、电压表测电阻”实验，实验器材如图1中所示，请完成下列要求．

①小明连接的电路如图1所示，图中尚有一根导线未连接，请用笔线代替导线在图中按规范的实验操作要求连线．
②小明正确连接电路，实验步骤正确，闭合电键，移动滑动变阻器滑片过程中，发现电流表始终无示数，电压表示数始终为6伏，产生这种现象的原因是R_x断路．
③小明排除故障后按正确的步骤继续实验．闭合电键，观察到电压表、电流表示数如图2所示．将滑片移到中点时，电流表示数为0.58安，在移动滑片过程中，观察到电流表示数的最大值为1.2安．
请将实验数据记录表填写完整．（计算电阻时，精确到0.1欧）

物理量 实验序号	电压Ux （伏）	电流Ix （安）	电阻Rx （欧）	电阻Rx 平均值（欧）
1
2
3

Answer 1

分析 （1）把滑动变阻器串联接入电路，注意滑动变阻器按一上一下原则接线；
（2）开关闭合时，发现电流表始终无示数，说明电路开路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，据此判断故障的位置；
（3）根据电源电压和电流表的最大值确定电压表和电流表的量程，然后根据仪表的分度值和指针的位置读出电压表和电流表的示数；再根据串联电路电压、电流的规律以及欧姆定律的应用求出滑动变阻器的最大阻值；
根据滑片在中点时滑动变阻器接入电路的阻值以及欧姆定律的应用求出滑动变阻器两端电压，再根据串联电路电压的规律求出电压表的示数；
根据电源电压可知电流表示数最大时电压表的示数；
最后根据欧姆定律的变形公式分别求出被测电阻的阻值，再求三次的平均值即可．

解答 解：①将滑动变阻器的B接线柱与定值电阻的右接线柱相连；如下图所示：

②开关闭合时，电流表始终无示数，说明电路开路；电压表有示数，说明电压表的正负接线柱与电源两极相连，因此电路故障为R_x断路；
③因为电源电压为6V，因此根据电压表指针的位置可知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V；
因为电流表的最大示数为1.2A，根据电流表指针的位置可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.4A；
根据串联电路电压的规律和欧姆定律可知，滑动变阻器的最大阻值：R=$\frac{6V-2V}{0.4A}$=10Ω；
已知滑片移到中点时，电流表示数为0.58A，则由I=$\frac{U}{R}$可知，滑动变阻器两端电压：U′=I′×$\frac{1}{2}$R=0.58A×$\frac{1}{2}$×10Ω=2.9V；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以滑片在中点时，电压表的示数：6V-2.9V=3.1V；
当滑动变阻器接入电路阻值为零时，电流表示数最大，即1.2A，电压表示数等于电源电压6V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.1V}{0.58A}$≈5.3Ω；
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{6V}{1.2A}$=5Ω；
R_x=$\frac{1}{3}$（R₁+R₂+R₃）=$\frac{1}{3}$（5Ω+5.3Ω+5Ω）=5.1Ω；如下表所示：

实验序号\物理量	电压Ux （伏）	电流Ix （安）	电阻Rx （欧）	电阻Rx 平均值（欧）
1	2	0.4	5	5.1
2	3.1	0.58	5.3
3	6	1.2	5

故答案为：②R_x断路；③见上表．

点评 此题考查了实物图的连接、滑动变阻器的使用、电路故障的分析以及表格数据处理，是一道综合题；关键要明白滑片在不同的位置时，对电路中电流的影响，是解答此题的关键．