Question

小明同學在做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗中，電源電壓保持不變．所用電壓表“0～15伏”量程損壞，但“0～3伏”量程完好．所用滑動變阻器上標有“20Ω2A”字樣．
（1）小明連接的實物電路為圖（a），其中有一根導線未連接，請用筆線代替導線在圖中正確連接，要求：當滑片向左移時，電壓表示數變大．
（2）他實驗步驟正確，閉合電鍵，觀察到電壓表、電流表的示數都為0，若電路中只有一處故障且只發生在電阻R_x或滑動變阻器R上，這一處故障原因可能是______．換用同樣規格的器材排除這處故障后，再閉合電鍵，觀察到電壓表、電流表的示數分別為2.4伏和0.18安，則所用的電源電壓為______伏．
（3）小明繼續減小變阻器連入電路中的阻值，同時在不更改器材的情況下，解決了實驗中遇到的困難．當滑動變阻器的滑片在某點時，電壓表的示數如圖（b）所示，則此時待測電阻R_X兩端的電壓為______伏．
（4）接著，他移動滑動變阻器的滑片到中點位置（即滑動變阻器接入電路的電阻為10歐），觀察到電流表示數為0.24安，則此次R_X的阻值為______歐．

Answer 1

（1）由圖知，電壓表與定值電阻并聯，根據串聯電路電壓的特點可知，電壓表示數變大，說明滑動變阻器兩端電壓減小，即當滑片向左移時，電壓表示數變大，則滑動變阻器的阻值應變小，所以將電鍵的右接線柱與滑動變阻器的左下接線柱相連，如圖所示：

（2）電流表示數為零，說明電路為斷路；電壓表示數為零，說明電壓表的正負接線柱不能與電源正負極相連；因此電路故障為滑動變阻器R斷路；
剛閉合電鍵時，滑動變阻器接入電路的阻值最大，此時電路中的電流為0.18A，則滑動變阻器兩端電壓：U_R=IR=0.18A×20Ω=3.6V；
又因為被測電阻與滑動變阻器串聯，而串聯電路兩端電壓等于各部分電壓之和，故電源電壓：U=2.4V+3.6V=6V；
（3）此時電壓表應與滑動變阻器并聯，量程為0～3V，分度值為0.1V，示數為2V，故R_X兩端的電壓為6V-2V=4V．
（4）∵I=

U

R

∴當滑片位于中點時，滑動變阻器兩端電壓：U_R中=I₁×

1

2

R=0.24A×10Ω=2.4V；
因為串聯電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以未知電阻兩端電壓：U_x=6V-2.4V=3.6V，則此次R_X的阻值：R_x=

Ux

Ix

=

3.6V

0.24A

=15Ω．
故答案為：（2）滑動變阻器R斷路；6；（3）4；（4）15．