Question

6．如圖甲是小明用“伏安法”測(cè)量未知電阻R_x的電路，已知電源電壓為3V．

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓/V	1	1.5	2.0
電流/A	0.20	0.28	0.36

（1）請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)，故障原因可能是Rx處斷路．
（3）檢查電路無(wú)誤后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如表是實(shí)驗(yàn)時(shí)記錄的數(shù)據(jù)．由此可知，該未知電阻的阻值約是5.3Ω（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)），本實(shí)驗(yàn)多次測(cè)量的目的是減小誤差．
（4）同桌小紅利用一個(gè)已知阻值的定值電阻R₀、一個(gè)電壓不變且電壓值未知的電源、一個(gè)電流表、兩個(gè)開關(guān)、若干導(dǎo)線，設(shè)計(jì)了如圖乙所示的電路圖，也測(cè)出了未知電阻R_x的阻值．請(qǐng)幫她把缺少的步驟補(bǔ)全，并寫出R_x的表達(dá)式．
①閉合開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)I₁．
②閉合開關(guān)S₂，斷開開關(guān)S₁，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)I₂．
則未知電阻阻值的表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$（用已知和測(cè)量的物理量表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓選擇電壓表的量程；根據(jù)題意分析電流表的量程；滑動(dòng)變阻器采用一上一下的接法；
（2）若電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路可能斷路；電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表與電源連通，則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的，則與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（3）多次測(cè)量取平均值可減小誤差，三次測(cè)量的平均值為該電阻的阻值；
（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）電源電壓為3V，故電壓表的量程為0-3V，電壓表并聯(lián)到待測(cè)電阻的兩端；根據(jù)題意可知電流表的量程為0-0.6A，電流表串聯(lián)接入電路中；滑動(dòng)變阻器采用一上一下的接法；如圖所示：
；
（2）閉合開關(guān)后，電流表無(wú)示數(shù)，電壓表有較大示數(shù)，故障是與電壓表并聯(lián)的待測(cè)電阻電阻Rx處斷路；
（3）根據(jù)歐姆定律R=$\frac{U}{I}$，將對(duì)應(yīng)的電壓、電流值代入計(jì)算電阻的大小分別為5.0Ω、5.4Ω、5.6Ω，則其平均值為：
R=$\frac{5.0Ω+5.4Ω+5.6Ω}{3}$≈5.3Ω，該定值電阻的阻值約是5.3Ω；
（4）①斷開S₂、閉合S₁，記錄電流表示數(shù)為I₁；
②斷開S₁、閉合S₂，記錄電流表示數(shù)為I₂；
①中，為R₀的簡(jiǎn)單電路，電源電壓為U=I₁R₀，②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）如圖；（2）Rx處斷路；（3）5.3；  減小誤差；（4）②閉合開關(guān)S₂，斷開開關(guān)S₁，讀出此時(shí)電流表的示數(shù)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．