Question

在測量阻值約為5Ω的定值電阻R_x的實驗中，小明和小亮用圖甲所示的器材進行實驗．

（1）用筆畫線代替導線完成實物電路連接，要求滑動變阻器的滑片向右滑動時連入電路的電阻變小．
（2）小明把最后一根導線連接完畢后，看到電壓表和電流表立即都有較大示數，他在實驗操作中的兩處錯誤是

 

和

 

．
（3）改正錯誤后，小明改變R_x兩端的電壓和電流．兩次測得的電阻值分別為R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω．第三次測量時．電流表的示數為0.5A，電壓表的示數如圖乙所示，則R₃=

 

Ω，實驗測得值應為R_x=

 

Ω．
（4）在某次實驗時，電壓表出現了故障不能使用，小亮用原有的電流表、滑動變阻器，增添一個定值電阻R₀和一個單刀雙擲開關．設計了如圖丙所示的電路．測量時．閉合S₁，將S₂撥到1．電流表的示數為I₁；將S₂撥到2，電流表的示數為I₂，小亮說待測電阻R_x=

I1

I2?R0

．小明認真分析電路后發現小亮的設計不合理，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）電流表與電阻R串聯，電壓表選0～3V，并聯在電阻R兩端．變阻器滑片向右滑動電阻變小，所以變阻器應接右下的接線柱．
（2）正確的情況應該是閉合開關后，電流表和電壓表才會有示數．
題中把最后一根導線連好后兩表就有示數，說明他在連接電路時，開關始終是閉合的狀態．
示數較大的原因是電流、電壓較大，造成電流、電壓較大的原因是變阻器連入的阻值太小．
（3）先看量程、再看分度值、最后看指針位置．讀出電壓表示數，用電壓除以電流算出電阻．最后算出三個電阻的平均值．
（4）在缺少電壓表的情況下，用電流表和一個已知阻值R₀的電阻也可以測出未知電阻R_X的阻值．
方法是：將兩電阻并聯，用電流表分別測出兩個電阻的電流，記為I₁、I₂．由于并聯電壓相等，所以I₁R₀=I₂R_X．I₁、I₂、R₀都已知，這樣就可以求出R_X的阻值．
這個方法必須保證兩個電阻兩端的電壓相等．小亮設計不合理的原因就是當S₂撥到2以后，電流由I₁變為了I₂，變阻器的滑片沒有滑動，它此時是一個定值電阻，所以變阻器第一次和第二次兩端的電壓發生了變化，故R₀和R_X兩端的電壓不相等．

解答：解：（1）按照電流的方向連接：電流從正極經過開關以后，接下來從電流表的正接線柱進，從負接線柱出，應將電流表的負接線柱與電阻的右接線柱相連，然后將電阻的左接線柱與滑動變阻器的右下接線柱相連，最后將電壓表并聯在電阻兩端．注意電壓表應選用標有3V的接線柱．答案如圖甲：
（2）把最后一根導線連接好，兩表就有示數，原因是連接電路時開關沒有斷開；
示數較大的原因是電阻太小，即沒有把滑動變阻器的滑片置于阻值最大的位置．
故答案為：連接電路時開關沒有斷開；沒有把滑動變阻器的滑片置于阻值最大的位置．
（3）電壓表所選量程是0～3V，分度值是0.1v，示數是2.6V，
電阻R₃=

U3

I3

=

2.6V

0.5A

=5.2Ω，
電阻的平均值：R=

R1+ R2+R3

3

=5.2Ω．
故答案為：5.2；5.2．
（4）設變阻器的阻值是R′．
將S₂撥到l．電流表的示數為I₁，此時變阻器兩端的電壓是I₁R′；
將S₂撥到2，電流表的示數為I₂，此時變阻器兩端的電壓是I₂R′，
由于I₁R′≠I₂R′，所以R₀和R_X兩端的電壓不想等，也就無法得出電流與電阻成反比的關系．
故答案為：由于滑動變阻器串聯在電路中S₂由1撥到2時，電阻兩端的電壓發生變化．

點評：本題考查的內容較多：電流表的連接、電壓表的連接、變阻器的原理、電壓表的讀數、歐姆定律、測電阻的特殊方法．綜合性較強，學生要多做這一類題．