Question

如圖甲所示，是用伏安法測定未知電阻R_x的實驗電路實物圖．
 
（1）小文同學連接好實驗電路，檢查連接無誤后閉合開關，發現電流表無示數，而電壓表的示數接近電源電壓．請你判斷電路中出現的故障可能是以下情況中的______
A．滑動變阻器短路
B．待測電阻R_x斷路
C．待測電阻R_x短路
D．電流表接線柱斷路
（2）排除故障后，閉合開關S₁，調節滑動變阻器觀察到電表的讀數如圖乙所示，則I=______A，R_x=______?．
（3）若在圖甲的實驗器材中缺少電壓表和滑動變阻器，但有一只已知阻值為R的電阻和開關S₂．請在下邊方框中，設計另一種測定未知電阻R_x的實驗電路圖，并寫出待測電阻的表達式R_x=______．
（用I表示通過R的電流；I_x表示通過R_x的電流；I表示總電流）

Answer 1

【答案】分析：（1）電流表無示數，說明電路沒有電流通過是斷路，電壓表的示數接近電源的電壓，說明和電壓表并聯的用電器斷路，電壓表測量的是電源電壓．
（2）首先讀出電流表和電壓表示數，然后根據R=計算電阻．
（3）利用并聯電路電壓規律和歐姆定律得出電阻的阻值．當S₂斷開時，電流為I，則R兩端電壓為IR；當S₂閉合時，干路電流為I，則通過R_x的電流是I-I，R_x兩端的電壓是（I-I）R_x，由于R與R_x兩端的電壓相等，根據電壓相等，我們列出方程，就可以得出R_x的阻值了．
解答：解：（1）根據電流表無示數，可判斷電路沒有電流通過，是斷路；根據電壓表的示數接近電源的電壓，可判斷和電壓表并聯的用電器斷路，電壓表測量的是電源電壓，選項B正確．
（2）電壓表使用的量程為0～3V，此時讀數為U=2V，電流表使用的量程為0～0.6A，此時的讀數為I=0.4A，
阻值為R_x===5Ω
（3）電路圖設計如下：

步驟為：①斷開開關S2，閉合開關S1，記錄此時電流表的示數I0；
②同時閉合開關S1S2，記錄此時電流表的示數I．
因為電阻R與Rx并聯，所以U=Ux，即IR=（I-I）Rx
即：Rx==R．
故答案為：（1）B；（2）0.4； 5Ω；（3）R．
點評：（1）此題考查了實驗電路的錯誤判斷和電功率計算，這是電學實驗題的常見題型，對于電路錯誤要根據現象來判斷，特別是電流表、電壓表的有無示數是判斷的關鍵；
（2）開關的閉合和斷開可以改變電路的結構．解答本題的關鍵在于要想到利用并聯電路電壓相等這個特點，這樣就巧妙的解決了沒有電壓表的問題了．