Question

19．在測(cè)量阻值約為5Ω的定值電阻Rx的實(shí)驗(yàn)中，小明用如圖甲所示的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電源電壓保持不變．
（1）如圖甲所示，在圖中用筆畫線代替導(dǎo)線，將實(shí)驗(yàn)電路連接完整，要求滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)連入電路的電阻變�。�

（2）小明把最后一根導(dǎo)線連接完畢后，看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，他在實(shí)驗(yàn)操作中的兩處錯(cuò)誤是連接電路時(shí)開關(guān)沒有斷開和滑動(dòng)變阻器滑片沒有位于最大阻值處；．
（3）在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)：電流表有示數(shù)，電壓表示數(shù)為0的現(xiàn)象，其故障可能是C
A．電流表的正、負(fù)接線柱接反      B．電壓表的量程選小了
C．電阻R_x發(fā)生了短路                     D．把滑動(dòng)變阻器下端兩接線柱連入電路
（4）改正錯(cuò)誤后，小明改變Rx兩端的電壓和電流．兩次測(cè)得的電阻值分別為R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω．第三次測(cè)量時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.5V，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則R₃=5.0Ω，實(shí)驗(yàn)測(cè)得值應(yīng)為R_x=5.1Ω．（結(jié)果保留一位小數(shù)）
（5）若將圖甲中的電阻換為小燈泡，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小時(shí)，電壓表與電流表示數(shù)的比值將變大（選填“變大”、“變小”或“不變”）．
（6）小紅在實(shí)驗(yàn)室所提供的器材中選擇合適的器材，設(shè)計(jì)如下電路測(cè)出該電阻的值．如圖丙所示四個(gè)電路中，R₀為已知阻值的定值電阻，不能測(cè)出未知電阻Rx的電路是D

Answer 1

分析 （1）應(yīng)用伏安法測(cè)量電阻，需要待測(cè)電阻、電流表、滑動(dòng)變阻器、電源、開關(guān)用導(dǎo)線組成串聯(lián)電路，根據(jù)滑片向右滑動(dòng)時(shí)接入電路電阻減小，確定滑動(dòng)變阻器接線柱的連接；根據(jù)電源電壓確定電壓表量程，并且電壓表與定值電阻并聯(lián)測(cè)量兩端電壓；
（2）為保護(hù)電路，在連接電路時(shí)開關(guān)應(yīng)斷開，滑片置于滑動(dòng)變阻器阻值最大處；
（3）電流表有示數(shù)，說明電路為通路，電壓表示數(shù)為0，則可能與電壓表并聯(lián)的電阻R_x短路了；
（4）分清電流表量程及最小分度值，由圖讀出電流值，然后根據(jù)歐姆定律求電阻；求三次測(cè)量的平均值作為待測(cè)電阻的阻值；
（5）明確電壓表與電流表示數(shù)的比值即為燈的電阻．燈與變阻器串聯(lián)，根據(jù)分壓原理和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，確定當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小時(shí)燈的電壓的變化及通過的電流變化，根據(jù)P=UI確定燈的功率的變化，由此判斷燈絲溫度的變化，根據(jù)燈絲電阻隨溫度的升高而增大作答；
（6）串聯(lián)電路的電流處處相等，并聯(lián)電路各支路電壓相等，用電壓表或電流表，直接或間接測(cè)量電壓和電流，根據(jù)歐姆定律求得R_x電阻．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)連入電路的電阻變小，即滑片以右電阻絲連入電路中，電源電壓為3V，電壓表選用小量程，與電阻并聯(lián)．實(shí)物連接如下圖所示：

（2）將最后一根導(dǎo)線連接完畢后，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表都有較大的示數(shù)，其原因可能是：在連接電路時(shí)，開關(guān)沒有斷開；滑動(dòng)變阻器滑片沒有位于最大阻值處；
（3）在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)：電流表有示數(shù)，說明電路為通路，電壓表示數(shù)為0，則可能與電壓表的電阻R_x短路了，而導(dǎo)致電壓表與導(dǎo)線并聯(lián)了，選C；
（4）圖乙中電流表用小量程，分度值為0.02A，此時(shí)的示數(shù)為I=0.3A，
根據(jù)歐姆定律，此時(shí)電阻阻值為R₃=$\frac{{U}_{0}}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}$=5.0Ω；
測(cè)量結(jié)果為R_x=$\frac{{R}_{1}{+R}_{2}{+R}_{3}}{3}=\frac{5.1Ω+5.3Ω+5.0Ω}{3}$≈5.1Ω；
（5）變阻器與燈串聯(lián)，當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小時(shí)，根據(jù)壓原理，變阻器的電壓變小，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，燈的電壓變大，通過燈的電流也變大，根據(jù)P=UI燈的實(shí)際功率變大，燈絲的溫度升高，燈絲的電阻變大，電壓表與電流表示數(shù)的比值即燈絲電阻變大；
（6）A、開關(guān)S閉合時(shí)，R₀短路，電壓表測(cè)量電源電壓；
開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表測(cè)量R_x兩端的電壓；
根據(jù)串聯(lián)電路總電壓等于各分電壓之和，可求出R₀兩端的電壓，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$求出通過R₀的電流；
根據(jù)串聯(lián)電路電流處處相等，通過R_x電流等于通過定值電阻電流I_x=I₀，根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$可求出R_x電阻；
B、由電路圖可知，當(dāng)S斷開時(shí)，電路為R₀的簡單電路，電流表測(cè)R₀的電流，根據(jù)歐姆定律可求電源的電壓；
當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)R₀、R_x并聯(lián)，電流表測(cè)總電流，R₀的電壓始終為電源電壓保持不變，由并聯(lián)電路電流特點(diǎn)可求得通過R_x的電流，并且R_x兩端電壓等于電源電壓，所以可以根據(jù)R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$可求出R_x阻值；
C、由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電路為R₀的簡單電路，電流表測(cè)電路中的電流，根據(jù)歐姆定律求出電源的電壓；
當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)兩電阻串聯(lián)，電流表測(cè)串聯(lián)電路的電流，根據(jù)歐姆定律求出電路的總電阻，再根據(jù)電阻的串聯(lián)可以求出R_x阻值；
D、開關(guān)S閉合時(shí)，R_x短路，電壓表測(cè)量電源電壓；開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表測(cè)量電源電壓；所以無法得到電路中電流，所以不能計(jì)算出R_x的值．
所以，不能測(cè)出未知電阻R_x的電路是D圖．
故答案為：（1）實(shí)物連接如上圖所示；
（2）連接電路過程中開關(guān)沒有斷開；滑動(dòng)變阻器滑片沒有位于最大阻值處；
（3）C；
（4）5.0；5.1；
（5）變大；
（6）D．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)電阻的大小，考查電路的連接、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、故障的分析、電阻的計(jì)算、數(shù)據(jù)的處理、影響電阻大小的因素及設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性強(qiáng)，有一定難度．