Question

9．学习欧姆定律后，老师给小海同学一个电阻R₁（阻值约为9Ω），要他利用所学的知识测出该电阻的阻值．图中甲是小海设计的电路图，他选两节新干电池串联作为电源，请你帮小海完成以下实验内容．

（1）按图甲电路，将图乙中电流表正确连入电路．
（2）小海同学检查电路连接正确后，闭合开关，可是无论怎样移动滑片，电压表示数总为3V不变，你认为发生故障的原因可能是R₁处断路（或R₂处短路）．（填写一种可能原因）
（3）清除故障后，小海将滑片P向左滑动时，电压表示数将增大（选填“增大”“减小”或“不变”）．当滑片P滑到某一位置时，两表读数如图丙所示，由此可知R₁=10Ω．你认为这个结果可靠吗？不可靠．理由是没有多次测量求平均值减小误差．

Answer 1

分析 （1）一节干电池的电压为1.5V，则两节干电池串联时的总电压为3V，根据欧姆定律求出通过R₁的最大电流确定电流表的量程，且串联在电路中；
（2）电压表示数总为3V不变，说明电压表测量的是电源两端的电压，寻找可能的原因，一是滑动变阻器短路或被测电阻断路；
（3）由电路图可知滑片移动时接入电路中电阻的变化，根据欧姆定律可知电路中电流的变化和电压表示数的变化，根据电表的量程和分电阻读出示数，利用欧姆定律求出此时R₁的阻值；多次测量求平均值，可以减小实验的误差；多次测量还可以寻找规律．

解答 解：（1）电源的电压为3V，通过R₁的最大电流约为I₁=$\frac{U}{{R}_{1}}$=$\frac{3V}{9Ω}$≈0.33A＜0.6A，则电流表的量程为0～0.6A，且与R₁串联，如下图所示：

（2）电压表的示数等于电源电压，可能是与电压表并联的R₁发生了断路或R₂短路；
（3）向左移动滑片，滑动变阻器的电阻减小，电路中的总电阻变小，
由I=$\frac{U}{R}$可知，电路中的电流变大，R₁两端的电压变大，即电压表的示数增大；
根据实物图可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2V，
电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.2A，
则R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.2A}$=10Ω；
只进行了一次实验，只测出了一组实验数据，根据一次实验得出的结论不可靠，应多次测量求平均值，以减小实验的误差．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）R₁处断路（或R₂处短路）；
（3）增大；10；不可靠；没有多次测量求平均值减小误差．

点评 本题考查了电路故障分析、电路动态分析、求电阻、实验评价等问题；本题的难点是根据题意确定电表量程，读出电表示数．