Question

9．在測量未知電阻R_x（阻值約為150Ω）的實驗中，提供的實驗器材有：電源（電壓3V）、滑動變阻器R（0～50Ω）、電阻箱R（0～9999Ω）、R₀ （阻值150Ω）電流表（0～0.6A）、電壓表（0～3V）、開關及導線若干．

（1）小虎同學設計了圖中兩種方案，請問方案乙更好，理由是滑動變阻器可以實現(xiàn)多次測量，求平均值減小誤差該實驗中如果把電壓表去掉，在電路中串一個題目中提供的電流表實驗能否完成不能（填能/不能），理由是電路中的電流太小，所以不能用伏安法測出該電阻的值．
（2）小虎同學根據(jù)設計的電路進行測量．
①正確連接電路后，小明先將開關S撥至a（選填 a/b），調節(jié)變阻器的滑片至某一位置，此時電壓表（量程0～3V）的示數(shù)如圖所示，讀數(shù)為U₁=1.5V．
②再將開關S撥至另一位置，當電阻箱的阻值調至R₀=148Ω時，電壓表示數(shù)恰為U₁，則待測電阻的阻值R_x=148Ω．
③在第②步的實驗中，若將開關撥至另一位置時，不小心將滑動變阻器的滑片向左移動了少許，其他操作正確，則R_x的測量值小于（選填大于/小于/等于）真實值．

Answer 1

分析 （1）乙方案好，因為滑動變阻器可以實現(xiàn)多次測量；根據(jù)歐姆定律，在電壓不變的情況下，若電路的電阻增大，則電路中的電流減小，若電阻值很大，則電路中的電流會很小．若電流值小于電流表的分度值時，將無法準確地測出電流值．
（2）①根據(jù)電路圖連接實物電路圖，從滑動變阻器引出的導線接在單刀雙擲開關的中間位置；
②先確定電壓表的量程和最小分度值，讀出電壓表的示數(shù)；
③根據(jù)實驗電路圖可知，實驗時有電壓表，沒有電流表，根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓特點，用電壓表測出待測電阻兩端電壓，再將開關與電阻箱連接并調節(jié)電阻箱的阻值使電壓表的示數(shù)不變，根據(jù)并聯(lián)電路的電壓相等和歐姆定律可知待測電阻的阻值與電阻箱的阻值相等；
④滑動變阻器的滑片向右移動，接入電路中的電阻變大，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，要使變阻箱兩端的電壓保持不變，需要增大變阻箱的阻值，據(jù)此判斷．

解答 解：（1）乙方案好，因為滑動變阻器可以實現(xiàn)多次測量，求平均值減小誤差；
由已知條件可知，未知電阻R_x的阻值約為150Ω，因為電源電壓為3V，由I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{150Ω}$=0.02A可知，電路中的電流太小，所以不能用伏安法測出該電阻的值．
（2）①正確連接電路后，小明先將開關S撥至a處，電壓表選擇0～3V量程，最小分度值為0.1V，電壓表示數(shù)U1為1.5V；
②再將開關S撥至另一位置，當電阻箱的阻值調至R₀=148Ω時，電壓表示數(shù)恰為U₁，根據(jù)歐姆定律可知，R_x與R₀相等，電阻箱的示數(shù)R₀=148Ω，所以電阻R_x=148Ω．
③滑動變阻器的滑片向左移動，接入電路中的電阻R變小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理 $\frac{{U}_{R}}{R}=\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，要使變阻箱兩端的電壓U₀保持不變，需要減小變阻箱R₀的阻值，所以測得的R_x的值小于真實值．
故答案為：（1）乙；滑動變阻器可以實現(xiàn)多次測量，求平均值減小誤差；不能；電路中的電流太小，所以不能用伏安法測出該電阻的值；
（2）①a；1.5；②148；③小于．

點評 本題的考查的知識點難點較多，根據(jù)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等這一特點設計實驗，著重體現(xiàn)了等效替代法在實驗中的具體應用．