Question

利用電源、滑動變阻器和定值電阻R₀（阻值已知）以及兩個電流表A₁、A₂來測量未知電阻Rx的阻值．同學們設計了如下圖A、B、C三個電路．

（1）經過討論，認為測量未知電阻Rx阻值的最佳方案為圖

 

 電路．
（2）根據所選電路圖，請用筆畫線代替導線完成實物連接圖

（3）小宇在某次實驗中，測得電流表A₁的示數為I₁，A₂的示數為I₂，則待測電阻Rx=

 

．
（4）在某次測量中，小宇發現無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，兩個電流表A₁、A₂的示數始終相等，即I₁=I₂，由此判斷出Rx處的故障是

 

．
（5）本實驗中滑動變阻器的作用是：

 

和

 

．

Answer 1

分析：（1）要測R_X的阻值，一定要測得R_X的電壓和電流，能測量電壓和電流，并且能完成多次測量的電路圖是最佳方案．
（2）由電路圖連實物圖：從電源正極開始，按照電流方向，先連一條元件比較多的支路，然后找到分點和合點．
從分點開始，按電流方向，再依次連接各元件到合點．
連接過程中，注意電壓表、電流表的量程，正負接線柱，連接方式．
注意滑動變阻器選擇一上一下與電路圖中接入的部分對應．
（3）根據串聯電路電流和電壓特點，求出R_X的電流，求出R_X與R₀的電壓，根據并聯電路支路電壓相等，列等式求R_X．
（4）A₂在干路上，A₁在支路上，移動滑片，A₁和A₂示數相等，R_X的支路斷開．
（5）實驗過程中，滑動變阻器有兩個作用：保護電路和改變電路電流．

解答：解：（1）A、不能直接或間接測量電壓，無法求得R_X．
B、知干路電流和R₀支路的電流，可求出R_X支路電流，
知R₀的電阻和電流，求出R₀的電壓，根據各支路電壓相等，求出R_X的電壓，
根據R=

U

I

，可求出R_X的阻值，并且移動滑片能完成多次測量，求電阻平均值可減小誤差．
C、不能直接或間接求出R_X的電壓，無法求得R_X．
（2）電路電壓和電流未知，都接大量程．電流從電壓表和電流表正接線柱流入，從負接線柱流出．
滑動變阻器選擇一上一下接線柱．
從電源正極開始，依次經開關、A₂、A₁、R₀、滑動變阻器，到電源的負極．A₂和A₁之間的任意接線柱是分點，R₀和滑動變阻器之間任意接線柱是合點，從分點經R_X到合點．如圖．

（3）I_X=I₂-I₁，所以，U_X=I_XR_X=（I₂-I₁）R_X，
又因為，U₀=I₁R₀，
U_X=U₀，
所以，（I₂-I₁）R_X=I₁R₀，
所以，R_X=

I1R0

I2-I1

．
（4）移動滑片，A₁與A₂示數相等，R_X支路電流為0，R_X支路斷路．
（5）閉合開關前，滑片處于最大阻值處，滑動變阻器在電路中起保護作用．
實驗過程中，移動滑片可以改變R_X的電流，能得到多組電壓和電流值，完成多次測量，求平均值減小誤差．
故答案為：（1）B；（2）如圖；（3）

I1R0

I2-I1

（4）斷路；（5）保護電路；改變電流．

點評：伏安法測電阻實驗中，只有電壓表或只有電流表時，借助已知電阻照常能完成實驗．
（1）只有電壓表，已知電阻與被測電阻、滑動變阻器串聯，
電壓表測量已知電阻電壓和被測電阻的電壓，滑動變阻器保護電路和改變電壓完成多次實驗．
（2）只有電流表，已知電阻與被測電阻并聯，再與滑動變阻器串聯，
電流表測量已知電阻和被測電阻的電流，滑動變阻器保護電路和改變電流完成多次實驗．