Question

2．圖1為“伏安法”測電阻的原理圖．

（1）某次實驗時電壓表的讀數(shù)為1.6V，電流表的示數(shù)如圖2所示，電流表的讀數(shù)為0.5A，則這次電阻的測量值R_測=3.2Ω．
（2）愛動腦筋的小羅同學(xué)提出了一個問題：在電流表、電壓表缺少一個的情況下，如何測量未知電阻R_x的阻值呢？于是，他設(shè)計出了如圖3的四種電路．你認為，不能測量出R_x阻值的電路圖是C．（圖中R₀是已知阻值的定值電阻或電阻箱，電源電壓恒定）
（3）在用“伏安法”測電阻時，通常并不考慮電表本身電阻對電路的影響．實際上電流表兩端有一定的電壓，電壓表中要通過一定的電流，因此在圖1中通過電流表的電流I_A大于通過R_x的實際電流I_x，那么R_測小于R_x的真實值（均填“大于”、“小于”或“等于”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用求出被測電阻的阻值；
（2）利用電壓表或電流表，結(jié)合串、并聯(lián)電路電流和電壓特點以及歐姆定律，直接或間接得出被測電阻兩端的電壓和電流，根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$求出電阻；
（3）電壓表測量被測電阻兩端電壓U，電流表測量被測電阻與電壓表的總電流I，因此總電流大于R中的電流，根據(jù)歐姆定律可知計算得到的電阻值與真實值間的關(guān)系．

解答 解：（1）根據(jù)圖2可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，被測電阻的阻值：R_測=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.6V}{0.5A}$=3.2Ω；
（2）A、根據(jù)電路圖可知，R₀與R_x并聯(lián)，開關(guān)S₁控制干路，開關(guān)S₂控制R₀，電流表測量干路電流；
當開關(guān)S₁閉合時，電流表測量R_x中的電流，示數(shù)為I_x；當兩個開關(guān)都閉合時，電流表測量干路電流，示數(shù)為I；，根據(jù)并聯(lián)電路電流規(guī)律可知，通過R₀的電流為I-I_x，由并聯(lián)電路電壓的規(guī)律和I=$\frac{U}{R}$可知，R_x=$\frac{（I-{I}_{x}）{R}_{0}}{{I}_{x}}$，故A電路圖可以測量出被測電阻的阻值；
B、根據(jù)電路圖可知，開關(guān)斷開時R₀和R_x串聯(lián)，電壓表測量R_x兩端電壓；開關(guān)閉合時電路為R_x的基本電路，電壓表測量電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律可知定值電阻R₀兩端的電壓，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求出通過定值電阻的電流，根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等和和I=$\frac{U}{R}$可知，R_x=$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R₀，故B電路圖可以測量出被測電阻的阻值；
C、根據(jù)電路圖可知，無論開關(guān)閉合還是斷開，電壓表都測量電源電壓，因此無法測量被測電阻的阻值，故C電路圖不能測量被測電阻的阻值；
D、根據(jù)電路圖可知，兩電阻并聯(lián)，開關(guān)S₁控制R₀，開關(guān)S₂控制R_x，電流表測量干路電流；先閉合S₂讀出電流表的示數(shù)，然后斷開S₂，閉合S₁，調(diào)節(jié)變阻器接入電路的阻，使電流表的示數(shù)不變，根據(jù)等效替代可知，被測電阻的阻值等于電阻箱接入電路的阻值，故D可以測量被測電阻的阻值；
故選C；
（3）根據(jù)電路圖可知，電壓表測量的電壓為真實值，電流表測量被測電阻與電壓表的總電流，因此電流表的示數(shù)偏大，即通過電流表的電流I_A大于通過R_x的實際電流I_x，由R=$\frac{U}{I}$可知：測量值小于真實值．
故答案為：（1）0.5；3.2；（2）C；（3）大于；小于．

點評 本題考查了伏安法測電阻的實驗，涉及到電流表的讀數(shù)、歐姆定律及實驗的評估等；伏安法測電阻的原理：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$，根據(jù)電壓表和電流表、串并聯(lián)電路電流和電壓的規(guī)律直接或間接測量被測電阻兩端電壓和通過的電流，這是解決本題的關(guān)鍵．