Question

4．小慧用如圖甲所示的電路探究“通過導體的電流與導體兩端電壓的關系”．
（1）請用筆畫線代替導線，將甲圖中的電路連接完整．
（2）如表是她通過實驗得到的幾組數據，其中第5組有明顯錯誤，原因是電流表量程弄錯了．

數據序號	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4
電流I/A	0.08	0.16	0.24	0.32	2.00	0.48

（3）實驗中，她所選擇的變阻器是C．（選填字母）
A.10Ω 0.5A    B.20Ω 1A    C.50Ω 1A    D.50Ω 0.5A
（4）實驗過程中，發現電流表的示數幾乎為零，電壓表的示數接近3V．導線及連接處完好，則電路發生故障的原因是定值電阻斷路．
（5）老師接下來讓同學們用如圖乙所示的電路測量未知電阻R_x的阻值．器材有一個電源（電壓未知且恒定不變），一個量程合適的電流表，一個最大阻值為R₀的滑動變阻器．請你寫出簡要的操作步驟及需要測量的物理量把滑動變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數為I₁；再把滑動變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數為I₂．并用測量的物理量寫出R_x的數學表達式：R_x=R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）在根據電路圖連接電路過程中，要特別注意電流表的位置、接法、量程選擇和電流方向；滑動變阻器采用“一上一下”的接法與定值電阻串聯．
（2）對電流表讀數時，要先確定其量程與分度值，然后再讀數．
（3）根據表中數據可知實驗中的最小電流，根據串聯電路的電壓特點求出滑動變阻器兩端的電壓，根據歐姆定律求出滑動變阻器的阻值即可確定滑動變阻器的規格．
（4）電流表無示數，說明電路某處斷路；電壓表示數等于電源電壓，說明電壓表與電源連通，據此判斷電路故障所在．
（5）根據滑動變阻器接入電路的阻值為0和最大時讀出電流表的示數，然后根據歐姆定律和串聯電路電壓規律即可求出被測電阻的阻值．

解答 解：（1）將開關的右接線柱與電流表“0.6”接線柱相連，如下圖所示：

（2）由表中實驗數據可知，數據2A錯誤，這是由于讀數時沒有注意觀察電流表量程造成的，電流表大量程是小量程的5倍，指針指在相同位置時，大量程是小量程的5倍，實驗時使用的是小量程，電流表示數應該是0.4A，但讀數時按大量程讀數，造成了錯誤．
（3）實驗中的最小電流I=0.08A，此時滑動變阻器連入阻值最大，
因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_R=3V-0.4V=2.6V，
由I=$\frac{U}{R}$可得，滑動變阻器接入電路中的電阻：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.6V}{0.08A}$=32.5Ω，故AB錯誤；
由于D選項中的滑動變阻器允許通過的最大電流較小，因此選擇50Ω 1A的滑動變阻器，故選C；
（4）電流表無示數，說明電路某處斷路；電壓表示數等于電源電壓，說明電壓表與電源連通，因此電路故障為定值電阻斷路；
（5）把滑動變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數為I₁；再把滑動變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數為I₂；
因為電源電壓不變，因此I₁R_x=I₂（R_x+R₀），則R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案為：（2）電流表量程弄錯了；（3）C；（4）定值電阻斷路；（5）把滑動變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數為I₁；再把滑動變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數為I₂；R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點評 本題考查了連接實物電路圖、故障分析、電表讀數、歐姆定律的應用以及實驗步驟設計等問題，難度較大，但需認真、細心分析．