题目内容

4．要测量一个阻值约为几百欧的电阻Rx．实验室提供的器材有：电源（电压为 3V）、学生用电流表（量程为 0～0.6A、0～3A）、学生用电压表（量程为 0～3V、0～15V）、滑动变阻器 R1和电阻箱（）R2（0～9999Ω  5A）各一个，开关、导线若干．
（1）小明用伏安法测量该电阻，如图是小明连接的电路．接通电路前，小明应将滑动变阻器的滑片滑至最右（左/右）端．接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为 2V．请你判断电路的故障电流表短路．
（2）在排除故障换用新元件后，经检查电路完好．闭合开关，逐渐减小滑动变阻器的接入电阻至最小，电压表有示数，但电流表的指针几乎不偏转，电流太小的原因是待测电阻太大，电路中电流太小．所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值．
（3）请你帮助小明在实验 室所提供的器材中选择合适的器材，设计实验方案测出该电阻的值．在虚线方框中画出实验电路图；

（4）另外一组同学利用提供的器材探究导体的电流与导体电阻间的关系，小华改变电阻箱的阻值，测得相应的电流值，如表所示．小明分析表中数据得出电流与电阻不成（成/不成）反比，造成这一结果的原因是没有控制定值电阻两端电压一定．
（5）他们在实验结束后，应先断开开关，第一个拆除电源两端的导线，再拆除其他导线．
实验序号电阻R/Ω电流I/A
130.5
260.33
390.25

分析 （1）在连接电路时，应注意开关断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．
因为电流表指针不偏转，示数为零，所以可能电流表出现了短路或Rx出现了断路，根据电压表示数判断出原因；
（2）根据欧姆定律，在电压不变的情况下，若电路的电阻增大，则电路中的电流减小，若电阻值很大，则电路中的电流会很小．若电流值小于电流表的分度值时，将无法准确地测出电流值．
（3）由于Rx电阻值很大，所以电路中的电流会很小，可设法利用串分压的知识解决．而滑动变阻器与Rx的阻值相比相差太大，所以此时可用电阻箱来代替滑动变阻器；
（4）电源两极不可以直接用导线连接；实验结束后，应将先拆除电源，然后再拆除其余导线．

解答 解：
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应移至最大阻值处；由实物电路可知，滑动变阻器接了下面左边的接线柱，所以在闭合开关前，滑片应移至最右端；
因为电流表指针不偏转，示数为零，所以可能是电流表出现了短路或Rx出现了断路；图中电压表测待测电阻的电压，又因为电压表的示数不等于电源电压，则不是由于电阻断路造成的（若电阻断路，则电压表与电源连通，电压表示数应为3V），故可判断电路的故障是电流表短路；
（2）由于电源电压为3V，而电阻Rx的阻值大约为几百欧，根据欧姆定律可知电路中的电流太小；所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值．
（3）电源电压为3V，根据分压原理，当两个串联的电阻阻值大小相等时，每个电阻分得的电压也相等，所以可以将Rx与电阻箱串联，电压表并联在Rx的两端，利用串联分压的知识测得Rx的阻值．电路如图所示：

（4）因研究电流与电阻关系时要控制电压不变，由表中数据，根据U=IR计算可得，电阻两端的电压分别为1.5V、1.98V、2.25V，电压不是一个定值，故电流与电阻不成反比，原因是没有控制定值电阻两端的电压一定；
（5）他们在实验结束后，应先断开开关，第一个拆除电源两端的导线，再拆除其他导线，确保电路不会形成通路．
故答案为：（1）右；电流表短路；
（2）待测电阻太大，电路中电流太小；
（3）如上图所示；
（4）不成；没有控制定值电阻两端的电压一定；
（5）断开开关；电源．

点评 本题用伏安法测量电阻，考查实验注意事项、故障的分析及反常现象的分析及设计实验方案的能力，同时涉及导体的电流与导体电阻间的关系实验，考查了控制变量法的运用．

练习册系列答案
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