Question

8．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R₀（0～9999Ω）、電流表（0～0.6A）、電壓表（0～3V）、開關及導線若干．
（1）圖甲是小虎同學設計的測量電路圖，請你用筆畫線代替導線按照圖甲所示的電路圖將圖乙所示的實物電路連接完整．
（2）小虎利用他設計的電路不能（選填“能”或“不能”）較準確測出R_x的阻值，理由是電路中的電流太小，電流讀數不準確．
（3）小明同學設計了圖丙所示的電路進行測量，測量步驟如下，請你將步驟中缺少的部分補充完整．
①正確連接電路后，小明先將開關S撥至“1”，調節變阻器的滑片至某一位置，此時電壓表的示數為U₁．
②再將開關S撥至“2”，調節電阻箱接入電路的電阻，使電壓表的示數仍為U₁，則待測電阻的阻值等于電阻箱的阻值．
（4）小明在測量過程中，將開關撥至“2”時，不小心將滑動變阻器的滑片向右移動了少許，其他操作正確，則R_x的測量值大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）真實值．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖連接實物電路圖，滑動變阻器一上一下的接，電壓表的量程；
（2）根據歐姆定律，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；
（3）根據實驗電路圖可知，實驗時有電壓表，沒有電流表，根據并聯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電阻箱的阻值使電壓表的示數不變，根據并聯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，根據串聯電路的分壓原理，要使變阻箱兩端的電壓保持不變，需要增大變阻箱的阻值，據此判斷．

解答 解：（1）將電壓表的3V接線柱與電阻的右端相連，滑動變阻器解上接線柱，如下圖所示：


（2）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=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流太小，電流讀數不準確．
（3）①正確連接電路后，小明先將開關S撥至“1”，調節變阻器的滑片至某一位置，此時電壓表的示數為U₁．
②再將開關S撥至“2”，調節電阻箱接入電路的電阻，使電壓表的示數仍為U₁，則待測電阻的阻值等于電阻箱的阻值．
（4）滑動變阻器的滑片向右移動，接入電路中的電阻R變大，根據串聯電路的分壓原理可得：$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$，要使變阻箱兩端的電壓U₀保持不變，需要增大變阻箱R₀的阻值，所以測得的R_x的值大于真實值．
故答案為：（1）見上圖；（2）不能；電路中的電流太小，電流讀數不準確；（3）調節電阻箱接入電路的電阻，使電壓表的示數仍為U₁；（4）大于．

點評 本題的考查了電路的連接、故障分析、沒有電壓表測電阻的方法，著重體現了等效替代法在實驗中的具體應用，具有一定的難度．