Question

某同學根據如圖甲所示電路完成“伏安法測量定值電阻”的實驗．
（1）根據圖甲，將圖乙中的實物電路連接完整．

（2）正確連接電路后，閉合開關．①若發現電流表和電壓表的示數都很大，這說明小華在實驗操作上存在的問題是______；②若電壓表示數約為3V，但無論怎樣移動變阻器滑片，電流表示數始終為0，則電路中出現的故障可能是______；
（3）排除以上故障后，調節滑動變阻器，把測量的幾組數據描成如圖丙所示的圖象，則該電阻的阻值R=______Ω；
（4）若將圖乙中的電阻R換成一個額定電壓為3.8V、阻值約為10Ω的小燈泡，若要測出該小燈泡的額定功率，則原實驗電路中必須改變的是______；
A．電源電壓         B．電壓表量程         C．電源電壓和電壓表量程
（5）完成上述實驗后，小明還想測量一段電爐絲的電阻Rx，可是在連接電路時，發現電流表和滑動變阻器都已損壞．于是小明就利用剛才已測得的定值電阻R，重新設計并連接了如圖丁所示的電路，電源電壓未知且恒定不變．
請把下列實驗步驟補充完整：
步驟1：只閉合開關S₁，記下電壓表的示數為U1；
步驟2：______．
電阻表達式（用物理量的符號表示）：R_x=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）電壓表與燈泡并聯，根據電源電壓來判斷電壓表的量程；
滑動變阻器要接一上一下，其接法要與電路圖一致；
（2）①在閉合開關前，應將滑片移至最大阻值處，否則電路中的電流和電阻兩端的電壓會很大；
②掌握斷路的特點，電路中無電流，斷開處的電壓等于電源電壓；
（3）根據圖象確定一組對應的電流和電壓值，根據R=計算出電阻；
（4）若換用額定電壓為3.8V的燈泡，應考慮電源電壓及電壓表的量程是否合適；
（5）根據電源電壓不變的特點，結合串聯電路電流、電壓的規律進行分析．
解答：解：（1）電壓表與電阻并聯，因為電源由2節干電池組成，所以可選擇0～3V的量程；
由電路圖知，滑片向左移動，電阻減小，所以滑動變阻器應接下面的A接線柱，如圖所示：
；
（2）電流表和電壓表的示數都很大，說明電路中的電阻很小，滑動變阻器的滑片未移至最大阻值處；
電流表示數始終為0，說明電路中發生斷路，電壓表示數約為3V，說明與電壓表并聯的電阻發生斷路；
（3）由圖丙知，電流和電壓成正比，說明電阻不變，當電壓為0.6V時，電流為0.2A，所以R===3Ω；
（4）若將圖乙中的電阻R換成一個額定電壓為3.8V，則應該增加電源電壓，并將電壓表改接大量程；
（5）只閉合開關S₁，電壓表測出電阻Rx兩端的電壓，若閉合S₁、S₂，則R被短路，此時電壓表的示數U2等于電源電壓，則可求出串聯時電阻R兩端的電壓U₂-U₁，計算出電路中的電流I=，則R_x===?R．
故答案為：（1）見上圖；（2）未將滑動變阻器的滑片移至最大阻值處；電阻斷路；（3）3；（4）C；（5）閉合開關S₁、S₂，記下電壓表的示數為U₂；?R．
點評：此題是“伏安法測量定值電阻”的實驗，考查了電壓表、滑動變阻器的連接，電路問題的分析，同時考查了電阻的計算，注意從圖象獲取對用的電壓和電流值．最后一問是此題的難點，關鍵是用到電源電壓不變，還涉及到了串聯電路電流、電壓的特點及短路的知識．