Question

1．在伏安法測電阻的實驗中，電源電壓不變，滑動變阻器的最大阻值為R．
（1）實驗原理：R=$\frac{U}{I}$；
（2）將圖甲實物連接成完整的電路，要求變阻器滑片P向右移時A示數(shù)變大．
（3）連接實物時，要求開關(guān)s處于斷開狀態(tài)，此時滑動變阻器的滑片P應(yīng)移至最左端或A端．
（4）檢查電路無誤后閉合開關(guān)，將滑片P移至某一位置時，電流表、電壓表示數(shù)如圖乙所示，則定值電阻的阻值是8Ω．
（5）實驗中的問題與討論：
①若開關(guān)閉合后，電壓表的示數(shù)為1V，為使電壓表的示數(shù)增大到2V，則滑片P應(yīng)向右移動．
②連接好實物后，閉合開關(guān)，如果無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表的示數(shù)都不變，且電流表示數(shù)較小，其原因是滑動變阻器接了下面兩個接線柱．
③若實驗中當(dāng)滑片P向右移動時，電流表示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小，其原因是電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．
（6）如果電流表損壞，如何用剩下的器材測出R_x的阻值？
①請你設(shè)計一個電路．并在圖丙方框內(nèi)面出電圖．
②用測出的物理量表示R_X，R_X=$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．

Answer 1

分析 （1）測電阻的實驗原理：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑動變阻器與電阻串聯(lián)，且要接一上一下，電壓表與電阻并聯(lián)；
（3）在拆接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開，滑片移至最大阻值處；
（4）讀出電流表、電壓表的示數(shù)，根據(jù)公式求出電阻值；
（5）①要增大電阻兩端的電壓，則應(yīng)減小變阻器的阻值；
②根據(jù)電表示數(shù)不變及電流表示數(shù)較小進(jìn)行分析；
③根據(jù)串分壓的知識進(jìn)行分析；
（6）沒有電流表，利用已知電阻和被測電阻串聯(lián)時電流相等的特點可得電流值；被測電阻和已知最大阻值的滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與被測電阻并聯(lián)，開關(guān)串聯(lián)在電路中控制電路；滑動變阻器阻值為0時，測電源電壓；滑動變阻器為最大值時，電壓表測被測電阻電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點，求滑動變阻器電壓，求滑動變阻器電流，即知被測電阻電流；根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算電阻．

解答 解：（1）該實驗的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑動變阻器與電阻串聯(lián)，滑片向右滑動，電流表示數(shù)變大，則變阻器阻值減小，所以下面應(yīng)接右邊的接線柱；
將電壓表與電阻并聯(lián)，電源由兩節(jié)干電池組成，所以電壓表可選擇0～3V的量程，如圖所示：

（3）連接實物時，要求開關(guān)s處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最大阻值處，即左端或A端；
（4）由圖乙知，電壓表的量程應(yīng)為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1.6V；
電流表的量程應(yīng)為0～0.6A，示數(shù)為0.2A；
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.6V}{0.2A}$=8Ω；
（5）①若開關(guān)閉合后，電壓表的示數(shù)為1V，要使電壓表的示數(shù)增大到2V，則應(yīng)減小滑動變阻器的阻值，將滑片P向右移動．
②連接好實物后，閉合開關(guān)，如果無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表的示數(shù)都不變，說明此時變阻器相當(dāng)于定值電阻，又電流表示數(shù)較小，則可能是變阻器同時接了下面兩個接線柱．
③滑片P向右移動時，其阻值變小，電流表示數(shù)變大，根據(jù)串分壓的知識，電阻兩端的電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，說明電壓表與滑動變阻器并聯(lián)了；
（6）①被測電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電壓表與被測電阻并聯(lián)，開關(guān)串聯(lián)在電路中，如圖．

②將滑動變阻器調(diào)到阻值最大端，閉合開關(guān)，測出R_x兩端電壓U_x；將滑動變阻器調(diào)到阻值最小端，測出電源電壓U．
則電路中的電流I_x=I_滑=$\frac{U-{U}_{X}}{R}$；
則R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{U}_{X}}{\frac{U-{U}_{X}}{R}}$=$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）見上圖；（3）斷開；最左端或A；（4）8Ω；（5）①右；②滑動變阻器接了下面兩個接線柱；③電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；（6）$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．

點評 此題是伏安法測電阻實驗，考查了電路的連接、電流表、電壓表的讀數(shù)、電阻的計算及實驗的設(shè)計方法，其中有關(guān)電路設(shè)計是難點．
只有電流表，組成并聯(lián)電路，利用滑動變阻器的滑片滑到最大和最小時，根據(jù)電源電壓相等，求得被測電阻；只有電壓表，組成串聯(lián)電路，利用滑動變阻器的滑片滑到最小時，獲得電源電壓．當(dāng)滑到最大時，根據(jù)串聯(lián)電路電流相等列出等式求得被測電阻．