Question

13．在测量阻值约为5Ω的定值电阻Rx的实验中，电源电压保持3V不变，小明和小亮用图甲所示的器材进行实验．

（1）用笔画线代替导线完成实物图甲的连接；
（2）小明在闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到最左（“左”或“右”）端；
（3）实验时，小明调节滑动变阻器，改变R_x两端的电压和电流，得到三组电压和电流值，根据公式得到三次实验的电阻值，分别为R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω，R₃=5.3Ω，则实验测得值应为R_x=5.2Ω．
（4）在某次实验时，电压表因出现故障而不能使用，小亮用原有的电流表、滑动变阻器，增添一个定值电阻R₀和一个单刀双掷开关，设计了如图乙所示的电路；测量时，闭合S₁，将S₂拨到l，记下电流表的示数为I₁；再将S₂拨到2，记下电流表的示数为I₂，小亮说待测电阻R_X=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$，小明认真分析电路后发现，小亮的方法不合理，原因是：开关由1拨到2后，R_x与R₀阻值并不相等，故其两端电压也发生了改变．

Answer 1

分析 （1）连接实物图，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，再将电压表并在待测电阻的两端；连接滑动变阻器时，要“一上一下”的原则；
（2）关闭合前，滑片应移到阻值最大处；伏安法测电阻的实验中，滑动变阻器有两个作用，一是保护电器，二是改变电阻两端的电压，完成多次测量求平均值来减小误差．
（3）减小误差的方法：多次测量取平均值；
（4）由于滑动变阻器串联在电路中，当开关S₂由l拨到2时，电阻两端的电压发生变化，而实验中认为电阻两端电压不变，导致实验错误，实验电路图设计不合理．

解答 解：（1）因为电源电压为3V，所以电压表量程选择0～3V；
采用“电流流向法”，电阻油接线柱与滑动变阻器上接线柱相连，电压表的“3”接线柱与电阻的左接线柱相连，如下图所示：

（2）关闭合前，滑片应移到阻值最大处，即滑片移到最左端．
（3）实验测得值应为R_x=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{5.1Ω+5.3Ω+5.3Ω}{3}$≈5.2Ω．
（4）在该实验设计中：由于滑动变阻器串联在电路中，当S₂由l拨到2时，R_x与R₀阻值并不相等，电阻两端的电压发生变化，而实验中认为电压不变，导致实验计算结果错误，该实验存在缺陷，设计不合理．
故答案为：（1）如上图；（2）左；
（3）5.2；
（4）开关由1拨到2后，R_x与R₀阻值并不相等，故其两端电压也发生了改变．

点评 本题考查了连接实物图、电路故障分析、实验数据的处理、实验设计分析，考查的内容较多，实验设计分析对学生来说有一定难度，本题是一道中档题；本实验考查的内容是常考内容，平时注意多积累相关知识、多总结解题方法．