Question

15．用“伏安法”測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)連接了如圖所示的電路（電路元件完好，接線柱接線牢固）．

（1）在未檢查電路連線是否正確的情況下，閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，電流表的示數(shù)將發(fā)生變化，電壓表示數(shù)將保持不變．（選填“發(fā)生變化”或“保持不變”）
（2）檢查電路，發(fā)現(xiàn)有一處連接錯(cuò)誤，請(qǐng)指出連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線是d（選填“a”、“b”、“c”或“d”），然后再圖中畫出正確的連線．
（3）糾正錯(cuò)誤后，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)的幾組數(shù)據(jù)如下表．第3次測(cè)量時(shí)電流表示數(shù)如圖乙所示，請(qǐng)把表格填寫完整．所測(cè)電阻的阻值大約是15.2Ω．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
U/V	1.5	2.1	2.8
I/A	0.1	0.14

（4）小明設(shè)計(jì)了如圖丙所示電路（R₀為已知電阻的定值電阻），并設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)步驟，也測(cè)出了未知電阻R_x的電阻，請(qǐng)幫他把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出R_x的表達(dá)式．
   實(shí)驗(yàn)步驟：
A．按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路
B．?dāng)嚅_(kāi)S₂、閉合S₁，記錄電流表示數(shù)為I₁；
C．?dāng)嚅_(kāi)S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂．
表達(dá)式：R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．（用已知和測(cè)量的物理量的符號(hào)表示）

Answer 1

分析 （1）分析原電路的連接，電流表串聯(lián)在電路中，示數(shù)是否變化，在電源電壓一定時(shí)，決定于電路電阻的變化；電壓表與導(dǎo)體并聯(lián)，示數(shù)是否變化決定于所測(cè)量的電壓；
（2）伏安法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)，需要電流表、定值電阻和滑動(dòng)變阻器與電源、開(kāi)關(guān)組成串聯(lián)電路，電壓表測(cè)量定值電阻兩端電壓；
（3）讀取電流表示數(shù)時(shí)，要明確選擇的量程和對(duì)應(yīng)的分度值；已知電壓和通過(guò)的電流，利用多次測(cè)量求平均值的方法求待測(cè)電阻阻值；
（4）分別將定值和待測(cè)電阻接入電路中，由歐姆定律先求出電源電壓，根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律分析回答．

解答 解：（1）由實(shí)物圖知電流表與電阻、滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)時(shí)，接入電路的電阻發(fā)生變化，所以電路電流發(fā)生變化，電流表示數(shù)相應(yīng)改變；
因?yàn)殡娫措妷翰蛔�，此時(shí)電壓表測(cè)量電源電壓，所以示數(shù)不變．
（2）由實(shí)物圖知，電壓表測(cè)量的是電源電壓，應(yīng)該測(cè)量定值電阻兩端電壓，所以錯(cuò)誤的是導(dǎo)線d，與變阻器金屬桿右端相連的導(dǎo)線應(yīng)該連接定值電阻左端的接線柱，如下所示：

（3）電流表選擇小量程，分度值為0.02A，此時(shí)電流表的示數(shù)為I=0.18A；
由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)歐姆定律可得：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.8V}{0.18A}$≈15.6Ω，同理，由歐姆定律，求其它兩次測(cè)量的電阻大小分別為15Ω、15Ω，為提高測(cè)量的準(zhǔn)確程度，將三次測(cè)量的平均值作為最后結(jié)果，
R_測(cè)=$\frac{15Ω+15Ω+15.6Ω}{3}$=15.2Ω；
（4）A．按照設(shè)計(jì)的電路圖連接電路
B．?dāng)嚅_(kāi)S₂、閉合S₁，記錄電流表示數(shù)為I₁；
C、斷開(kāi)S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂
B中，為R₀的簡(jiǎn)單電路，電源電壓為U=I₁R₀，C中，只有待測(cè)電阻接入電路中，因電源電壓不變，
根據(jù)并聯(lián)電路電壓的規(guī)律有：R_x=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）發(fā)生變化；保持不變．
（2）d；如上圖．
（3）0.18；15.2
（4）斷開(kāi)S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂；$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題用“伏安法”測(cè)電阻，考查電路的分析，電路的連接、測(cè)量過(guò)程及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力和數(shù)據(jù)處理的能力．為中考的熱點(diǎn)問(wèn)題．