Question

20．小明和小红在探究“电压一定时，电流跟电阻的关系”的实验时，设计的电路图如图甲所示．

（1）请根据电路图用笔画线代替导线将实物电路（图乙）连接完整（导线不许交叉）．
（2）排除电路故障进行实验，多次改变R的阻值，调节变阻器滑片，使电压表示数保持不变，实验数据记录如表，其中第5次实验电流表示数如图丙所示，其读数为0.12A．

实验次数	1	2	3	4	5
电阻R/Ω	5	10	15	20	25
电流V/A	0.6	0.3	0.2	0.15

（3）分析表中数据，可以初步得到结论为电压一定时，电流跟电阻成反比．
拓展：实验结束后，老师提出只给一个电流表、一个已知阻值R₀、待测电阻R_x、开关（两个）、电源和导线若干，要求他们通过探究测出电阻R_x的值．
（1）请设计一个能测出电阻R_x阻值的电路图，画在图丁的虚线框内．
（2）实验步骤：①闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电流表示数为I₁；②闭合开关S₁和S₂，读出电流表示数为I₂．
 （3）表达式R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．（用已知量和测量量表示）

Answer 1

分析 （1）据题目中的数据可知，电流表选择小量程即可，即将电流表、开关串联接入电路即可；
（2）根据电流表选用的量程和其分度值，读出电流表示数；
（3）电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比．
拓展：要测量被测电阻的阻值，可利用串联电路电流处处相等的结论，让R_X和R₀串联，用开关控制电路的连接情况，电流表测量电路电流，根据电流表示数以及欧姆定律表示出电源电压，化简可求出被测电阻的阻值．

解答 解：（1）此时电流表和开关串联接入电路，且电流表选择小量程，如下图所示：

（2）图丙中电流表用的是0.6A量程，分度值为0.02A，故其示数为0.12A；
（3）根据表中数据可得出的结论是：电压一定时，导体中的电流与其电阻成反比．
拓展：（1）R₀、R_x、电流表以及开关S串联连接，开关S′与被测电阻并联，如下图所示：

（2）实验步骤：①闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电流表示数为I₁；
②闭合开关S₁和S₂，读出电流表示数为I₂．
即I₂R₀=I₁（ R₀+R_x）
（3）故R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．
故答案为：（1）见上图；（2）0.12；（3）电压一定时，电流跟电阻成反比；
拓展（1）如上图．（2）实验步骤：
①闭合开关S₁，断开开关S₂，读出电流表示数为I₁；
②闭合开关S₁和S₂，读出电流表示数为I₂．   
（3）R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．

点评 本题是一道实验题和实验设计题的有机组合，有一定的难度，知道测电路电阻的原理：欧姆定律，熟练应用串联电路的特点、欧姆定律即可解题．