Question

小明同學在做“測量定值電阻”實驗時，其實物電路連接如圖甲所示．

（1）連接電路時，應將開關______．
（2）當小明準備閉合開關開始實驗時，同伴小紅提醒她還有一處不妥當，其不妥當之處是______．
（3）小明更正后，閉合開關，發現電流表、電壓表都沒有示數．小明確定電路的接線良好，且電表和電源都完好，為了盡快查出故障原因，小明將連接在開關A端的導線拆下，把它改接在B端，結果電壓表和電流表都有示數，則電路故障是______．
（4）排除故障后，調節滑動變阻器，把測量的幾組數據描成如圖乙所示的圖象，則該電阻的阻值R=______Ω．
（5）完成上述實驗后，小明還想測量一段電爐絲的電阻R_x，可是在連接電路時，發現電壓表和滑動變阻器都已損壞．經過思考，小明利用剛才已測得的定值電阻R及原來剩下的器材，再向老師要一個開關S₁，重新設計電路進行實驗（電源電壓未知且恒定不變，電流表量程足夠大）．
電路設計：在丙圖中把小明設計末完成的實驗電路圖補充完整（測量時電路元件接線不能更改）．
實驗步驟：把下列實驗步驟補充完整．
①只閉合開關S，讀出電流表的示數I₁；②______．
電阻表達式：R_x=______．

Answer 1

解：（1）連接電路時，應將開關斷開；
（2）當小明準備閉合開關開始實驗時，同伴小紅提醒她還有一處不妥當，其不妥當之處是滑動變阻器滑片沒有移到最大阻值處；
（3）閉合開關，發現電流表、電壓表都沒有示數，說明電路存在斷路；把A端的導線拆下，
把它改接在B端，電壓表和電流表都有示數，說明電路是通路，由此可見，電路故障是開關斷路；
（4）由U-I圖象可知，電壓U=1.2V時，電流I=0.4A，電阻阻值R===3Ω；
（5）實驗電路圖如圖所示；①只閉合開關S，讀出電流表的示數I₁；②再閉合開關S₁，讀出電流表示數I₂；
∵I=，∴電源電壓U=I₁R=I₁×3Ω，流過待測電阻RX的電流I_X=I₂-I₁，待測電阻阻值R_x==；
故答案為：（1）斷開；（2）滑動變阻器滑片沒有移到阻值最大處；（3）開關斷路；（4）3；
（5）電路圖如圖所示；再閉合開關S₁，讀出電流表示數I₂；．
分析：（1）連接電路時，開關應斷開；
（2）閉合開關前，滑動變阻器接入電路的阻值應為滑動變阻器的最大阻值；
（3）常見的電路故障有：斷路與短路兩種，根據電路故障現象，分析電路故障原因；
（4）找出U-I圖象上某點對應的電壓與電流，然后由歐姆定律求出電阻阻值；
（5）電壓表與滑動變阻器已損壞，可把已知電阻與待測電阻并聯，用電流表測出電路電流，然后并聯電路特點及歐姆定律求出待測電阻的阻值．
點評：本題考查了電路連接的注意事項、電路故障分析、求電阻阻值、實驗設計等問題，最后一問有一定的難度，根據實驗原理及所給實驗器材設計實驗電路，然后根據實驗所測量的量應用并聯電路特點及歐姆定律可以求出待測電阻阻值．