Question

3．小红在做“用伏安法测量某定值电阻R的阻值”的实验中用到如图1所示的电路

（1）连接电路时开关应断开．
（2）请你将图1中的实物电路用笔划线代替导线连接完整，要求滑片向左滑电流表示数变小．
（3）实验时，若只有R断路，开关闭合后，电路中可能出现的一种现象是电流表没有示数，电压表有示数．
（4）排除故障后，当电压表的示数如图2所示时，电流表的示数如图3所示，则通过定值电阻的电流大小为0.3 A，它的阻值是9Ω．
（5）由于电压表坏，小红设计了如图4所示的电路图，其中电阻R₀为已知阻值的定值电阻，R_x为等待测电阻，连接好电路后，闭合S₁，断开S₂，读出电流表的示数是I₁，同时闭合S₁、S₂，读出电流表示数为I₂，则电阻R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$Ω．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开；
（2）将滑动变阻器串联在电路中，滑片向左滑电流表示数变小，则其阻值应变大；
电压表与电阻并联，根据电源电压判断量程；
（3）串联电路出现断路时，电路中无电流，断开处的电压等于电源电压；
（4）根据电流表和电压表的量程和分度值读出示数，由R=$\frac{U}{I}$计算出电阻的阻值；
（5）通过开关的变化分别测出电路中的电流值，根据电源电压不变的特点列出关系式得出结论．

解答 解：（1）连接电路时开关应断开．
（2）滑动变阻器与电阻串联，滑片向左滑电流表示数变小，滑动变阻器的阻值应变大，所以下面应接由端的B接线柱；
电源由2节干电池组成，所以电压表可选择0～3V的量程，如图所示：
．
（3）实验时，若只有R_x 断路，则电路中无电流，电流表无示数；电阻两端电压约等于电源电压，即电压表有示数，且约等于3V；
（4）由图2知，电压表的量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.7V；
由图3知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.3A，则电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.7V}{0.3A}$=9Ω；
（5）闭合S₁，断开S₂，读出电流表的示数是I₁，此时R0与Rx串联，则电源电压可表示为：U=I₁（R₀+R_x）    ①；
闭合S1、S2，此时电阻R0短路，电路中只有Rx，读出此时电流表的示数为I2，则电源电压可表示为：U=I₂R_x   ②；
联立①②可得，Rx=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．
故答案为：（1）断开；（2）见上图；（3）电流表没有示数，电压表有示数；（4）0.3；9；（5）同时闭合S₁、S₂，读出电流表示数为I₂；$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

点评 本题考查了伏安法测电阻的实验，涉及到电路的连接、变阻器的使用、电流表的读数和欧姆定律的应用等，（5）小题考查了对实验的设计，充分应用了欧姆定律及电源电压不变的特点．