Question

下面是小聰和小明做“測量定值電阻R_x”的實驗
（1）圖甲是小聰設計的測電阻而連接的電路，尚未完整，請用筆畫線代替導線，把電路連接好，使滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表的讀數變大；
（2）小聰在正確連接后，閉合開關，發現電壓表的指針有明顯偏轉，電流表的指針幾乎沒有偏轉，該故障的原因是________（選擇下列故障原因的字母代號）
A、電阻R_x短路　 B、電阻R_x斷路
C、電源接線接觸不良　 D、電流表斷路
（3）小聰在排除了電路故障后，先把滑動變阻器的滑片調到最________（選“左”或“右”）端，閉合開關，再調節滑動變阻器的滑片，測得多組數據，并由這些數據計算得定值電阻R_x的阻值為9.8Ω．
（4）小明在實驗時，發現電壓表已損壞，他設計了如圖乙所示的電路進行試驗，先把滑動電阻器的滑片調到電阻值最大處，閉合開關S₁、S₂，電流表的讀數如圖丙所示，為________A；保持滑動變阻器的滑片不動，閉合開關S₁，斷開開關S₂時，電流表的示數為0.3A，已知滑動變阻器R1規格為“20Ω 1A”根據小明測得的數據計算出定值電阻Rx的阻值是________Ω．（設電源電壓恒定）
（5）比較小聰和小明的實驗，你認為________的實驗結果更準確，理由是________．
（6）小明想借用學校實驗室的器材測量家里電熱毯的電阻（電熱毯的額定電壓為220V，額定功率約100W），老師告訴他，實驗室有以下器材可供選用；
①電流表A₁，量程“0～30mA”
②電流表A₂，量程“0～0.6A”
③電流表A₃，量程“0～3A”
④電壓表V，有“0～3V”和“0～15V”兩個量程；
⑤滑動變阻器R₁“20Ω 1A”
⑥滑動變阻器R₂“50Ω 0.5A”
⑦滑動變阻器R₃“1kΩ 0.1A”
小明打算用12V的學生電源作為電源，為了較準確地測出電熱毯的電阻值，則電流表選________；滑動變阻器選________．

Answer 1

解：（1）使滑動變阻器與電阻串聯，把滑動變阻器的右下接線柱接入電路，如下圖所示：

（2）開關閉合，電流表指針幾乎不動，說明電路中有開路；電壓表有示數，說明電壓表的正負接線柱到電源正負極的連接是連通的，故電阻R_x斷路．
（3）為了保護電路，需將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處，故將滑片移至最左端．
（4）由圖知，電流表選擇0～3A量程，每一個大格代表1A，每一個小格代表0.1A，電流為0.9A；
電源電壓：U=IR=0.3A×20Ω=6V；
R_x的阻值：R_x==10Ω．
（5）僅做一次測量，測量誤差較大，應移動滑動變阻器滑片，改變被測電阻兩端的電壓，進行多次測量；因此小聰的測量結果更準確．
（6）電熱毯的電阻：R===484Ω；當將電熱毯接入12V的電路時，電路中的電流：I==0.025A=25mA；因此選擇量程為“0～30mA”的電流表A₁；
通過移動滑片，電路中電流有明顯的變化，因此選擇阻值范圍較大的滑動變阻器R₃“1kΩ 0.1A”．
故答案為：（2）B；（3）左；（4）0.9；10；（5）小聰；僅做一次測量，測量誤差較大，應移動滑動變阻器滑片，改變被測電阻兩端的電壓，進行多次測量；（6）電流表A₁；
滑動變阻器R₃“1kΩ 0.1A”．
分析：（1）滑動變阻器按以上一下的原則串聯在電路中，滑動變阻器的滑片向右滑動時，電流表示數變大，說明滑動變阻器接入電路的電阻絲變短，即右下接線柱接入電路．
（2）電流表指針不發生偏轉，說明電路斷路，電壓表有偏轉，說明電壓表與電源接通．
（3）排除故障后首先需將滑動變阻器滑片移至阻值最大處．
（4）電流表的讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
閉合開關S₁，斷開開關S₂時，只有滑動變阻器接入電路，并且滑動變阻器接入電路的阻值為最大值，因此根據U=IR求出電源電壓，再根據并聯電路電流的特點求出通過R_x的電流，并利用R=即可求出R_x的阻值．
（5）一次測量存在較大的誤差，為了使測量值更接近于真實值，應進行多次測量求平均值．
（6）已知電熱毯的額定功率和額定電壓可知，根據R=可計算出電熱毯的電阻，再根據I=求出通過電熱毯的電流，從而確定電流表的量程；
為了使電路中的電流有明顯的變化，因此需要選擇阻值范圍較大的滑動變阻器．
點評：本題考查了滑動變阻器的連接和使用、電流表的讀數、歐姆定律的應用和實驗中多次測量的目的等，關鍵是學生對伏安法測電阻實驗的理解和掌握；本題難度較大的最后一個小題，注意此題中選擇滑動變阻器的目的是使電流表指針有明顯的偏轉．