题目内容

9．在做“伏安法测量定值电阻”的实验中，小明同学设计了如图甲所示的电路，请你完成下列问题．
（1）该实验的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）连接电路时，应将开关断开；闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑到最右端（填“左”或“右”）．
（3）连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，这可能是由于电阻R断路造成的．更换元件后继续实验，将滑动变阻器滑片向左移动，观察电压表的示数会逐渐变大（选填“变小”“不变”或“变大”）．
（4）调节滑动变阻器，把测量的几组数据描成如图乙所示的图象，则该电阻的阻值R=3Ω．
（5）完成上述实验后，小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx，可是在连接电路时，发现电流表和滑动变阻器都已损坏．于是小明就利用刚才已测得的定值电阻R，重新设计并连接了如图丙所示的电路．电源电压未知且恒定不变．
请把下列实验步骤补充完整：
①只闭合开关S1，读出电压表的示数为U1； ②再闭合开关S2，读出电压表的示数为U2； ③电阻表达式：Rx=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

分析 （1）伏安法测电阻的实验原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处．
（3）电流表无示数，电路断路，电压表有明显偏转，电压表并联的电路断路；
判断出两个电阻的连接方式，电压表所测的电压后，由欧姆定律判断电流的变化，再由U=IR得到电阻R的电压的变化．
（4）电阻是定值电阻，在图象上找任意一对电压和电流值，根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻．
（5）没有电流表，找出RX的电流是关键．
根据串联电路电流相等，得到R的电流即RX的电流．
闭合S1测RX电压，再闭合S2测电源电压，根据串联电路电压特点，得出R电压，根据欧姆定律，计算R的电流．

解答 解：
（1）实验原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）连接电路时，开关应处于断开状态，防止连接完最后一根导线，电路接通，损坏元件．
滑动变阻器左下接线柱连入电路，滑片处于右端时，滑动变阻器连入电路的电阻最大，电路电流最小，对电路起保护作用．
（3）电流表无示数，电路断路，电压表有明显偏转，电压表串联在电路中，R断路；
滑动变阻器与电阻是串联，电压表测R的电压，当滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小，由欧姆定律知，电路中的电流会电阻的变小而变大，由U=IR知，定值电阻R的电压变大，电压表的示数变大．
（4）由乙图可知，当U=1.8V时，I=0.6A，电阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.6A}$=3Ω．
（5）R与RX串联，只闭合S1，测RX电压U1；再闭合开关S2，读出电压表的示数为U2，即电源电压．
IX=I，$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
所以，电阻表达式：RX=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）断开；右；（3）电阻R；变大；（4）3；（5）读出电压表的示数为U1；再闭合开关S2，读出电压表的示数为U2；$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

点评 没有电压表，利用已知电阻和电流表以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成并联电路，找电压相等列等式求出被测电阻；
没有电流表，利用电压表和已知电阻以及其他元件测量电阻的阻值时，一般设计成串联电路，找电流相等列等式求出被测电阻．

练习册系列答案
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（2）在连接电路时，开关必须断开．若有A（5Ω　1A）、B（10Ω　0.5A）和C（15Ω　0.2A）三个滑动变阻器可供选择，则应该选择变阻器B（填“A”、“B”或“C”）连入电路，才能保证实验顺利进行．
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