Question

1．在伏安法測電阻的實驗中，電源電壓不變，滑動變阻器的最大阻值為R．
（1）實驗原理：R=$\frac{U}{I}$；
（2）將圖甲實物連接成完整的電路，要求變阻器滑片P向右移時A示數變大．
（3）連接實物時，要求開關s處于斷開狀態，此時滑動變阻器的滑片P應移至最左端或A端．
（4）檢查電路無誤后閉合開關，將滑片P移至某一位置時，電流表、電壓表示數如圖乙所示，則定值電阻的阻值是8Ω．
（5）實驗中的問題與討論：
①若開關閉合后，電壓表的示數為1V，為使電壓表的示數增大到2V，則滑片P應向右移動．
②連接好實物后，閉合開關，如果無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表的示數都不變，且電流表示數較小，其原因是滑動變阻器接了下面兩個接線柱．
③若實驗中當滑片P向右移動時，電流表示數變大，電壓表的示數變小，其原因是電壓表并聯在滑動變阻器兩端．
（6）如果電流表損壞，如何用剩下的器材測出R_x的阻值？
①請你設計一個電路．并在圖丙方框內面出電圖．
②用測出的物理量表示R_X，R_X=$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．

Answer 1

分析 （1）測電阻的實驗原理：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑動變阻器與電阻串聯，且要接一上一下，電壓表與電阻并聯；
（3）在拆接電路時，開關應斷開，滑片移至最大阻值處；
（4）讀出電流表、電壓表的示數，根據公式求出電阻值；
（5）①要增大電阻兩端的電壓，則應減小變阻器的阻值；
②根據電表示數不變及電流表示數較小進行分析；
③根據串分壓的知識進行分析；
（6）沒有電流表，利用已知電阻和被測電阻串聯時電流相等的特點可得電流值；被測電阻和已知最大阻值的滑動變阻器串聯，電壓表與被測電阻并聯，開關串聯在電路中控制電路；滑動變阻器阻值為0時，測電源電壓；滑動變阻器為最大值時，電壓表測被測電阻電壓，根據串聯電路電壓特點，求滑動變阻器電壓，求滑動變阻器電流，即知被測電阻電流；根據R=$\frac{U}{I}$計算電阻．

解答 解：（1）該實驗的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑動變阻器與電阻串聯，滑片向右滑動，電流表示數變大，則變阻器阻值減小，所以下面應接右邊的接線柱；
將電壓表與電阻并聯，電源由兩節干電池組成，所以電壓表可選擇0～3V的量程，如圖所示：

（3）連接實物時，要求開關s處于斷開狀態；滑動變阻器的滑片應置于最大阻值處，即左端或A端；
（4）由圖乙知，電壓表的量程應為0～3V，分度值為0.1V，示數為1.6V；
電流表的量程應為0～0.6A，示數為0.2A；
則R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.6V}{0.2A}$=8Ω；
（5）①若開關閉合后，電壓表的示數為1V，要使電壓表的示數增大到2V，則應減小滑動變阻器的阻值，將滑片P向右移動．
②連接好實物后，閉合開關，如果無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表的示數都不變，說明此時變阻器相當于定值電阻，又電流表示數較小，則可能是變阻器同時接了下面兩個接線柱．
③滑片P向右移動時，其阻值變小，電流表示數變大，根據串分壓的知識，電阻兩端的電壓變小，電壓表的示數變小，說明電壓表與滑動變阻器并聯了；
（6）①被測電阻與滑動變阻器串聯，電壓表與被測電阻并聯，開關串聯在電路中，如圖．

②將滑動變阻器調到阻值最大端，閉合開關，測出R_x兩端電壓U_x；將滑動變阻器調到阻值最小端，測出電源電壓U．
則電路中的電流I_x=I_滑=$\frac{U-{U}_{X}}{R}$；
則R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{U}_{X}}{\frac{U-{U}_{X}}{R}}$=$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）見上圖；（3）斷開；最左端或A；（4）8Ω；（5）①右；②滑動變阻器接了下面兩個接線柱；③電壓表并聯在滑動變阻器兩端；（6）$\frac{{U}_{X}}{U-{U}_{X}}$R．

點評 此題是伏安法測電阻實驗，考查了電路的連接、電流表、電壓表的讀數、電阻的計算及實驗的設計方法，其中有關電路設計是難點．
只有電流表，組成并聯電路，利用滑動變阻器的滑片滑到最大和最小時，根據電源電壓相等，求得被測電阻；只有電壓表，組成串聯電路，利用滑動變阻器的滑片滑到最小時，獲得電源電壓．當滑到最大時，根據串聯電路電流相等列出等式求得被測電阻．