Question

【題目】要測量一個阻值約為幾百歐的電阻Rx ， 實驗室提供的器材有：電源（電壓為3V），學生用電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、學生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、滑動變阻器R1和電阻箱R2（0～9999Ω 5A）各一個，開關、導線若干．
（1）小明用伏安法測量該電阻，圖1是小明連接的電路．連接電路時，小明注意到了開關應；接通電路前，小明還應將滑動變阻器滑至最（左/右）端． 接通電路后，觀察到電流表指針不偏轉，示數為零，電壓表示數為2V．請你判斷：
①電路中哪一個元件有故障？答：；
②該元件發生了什么故障？答： ．
（2）在排出故障更換新元件后，經檢查電路完好．閉合開關，逐漸減小滑動變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數，但電流表的指針幾乎不偏轉，電流太小的原因是 ． 所以按小明所選的器材不能用伏安法測出該電阻的值．
（3）請你幫助小明在實驗室所提供的器材中選擇合適的器材，設計實驗方案測出該電阻的值． （a）在圖2所示虛線方框中畫出實驗電路圖；
（b）簡述實驗步驟：；（用相應的字母表示各個測出的物理量）
（c）寫出待測電阻Rx的表達式： ．

Answer 1

【答案】
（1）斷開；右；電流表；短路
（2）被測電阻阻值太大
（3）；將電壓表與Rx并聯，扳動電阻箱的旋鈕使其阻值為幾百歐，讀出示數為R2；閉合開關讀出電壓表示數為U；計算出Rx的阻值；Rx=
【解析】解：（1）連接電路時，開關應斷開． 由于滑動變阻器接了下面左邊的接線柱，所以在閉合開關前，滑片應移至最右端．
因為電流表指針不偏轉，示數為零，所以可能電流表出現了短路或Rx出現了斷路，又因為電壓表的示數不等于電源電壓，則不是由于電阻斷路造成．（2）由于電源電壓為3V，而電阻Rx的阻值大約為幾百歐，根據歐姆定律電路中的電流太小．（3）可以利用阻值與Rx相差不大的電阻箱串聯，利用串分壓的知識測得Rx的阻值．電路如圖所示：

將電壓表與Rx并聯，測出Rx兩端的電壓U，電阻箱兩端的電壓為U′=3V﹣U，R2的阻值可以直接讀出．
根據U：U′=Rx：R2得，
U：（3V﹣U）=Rx：R2
則Rx= ．
所以答案是：（1）斷開；右；①電流表；②短路；（2）被測電阻阻值太大；（3）（a）見上圖；（b）將電壓表與Rx并聯，扳動電阻箱的旋鈕使其阻值為幾百歐，讀出示數為R2；閉合開關讀出電壓表示數為U；計算出Rx的阻值．（c）Rx= ．