Question

20．小明和學習小組利用電源（電壓未知）、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關各一個，導線若干來測量電阻R_x的阻值．
（1）實驗原理是R=$\frac{U}{I}$．連接電路前開關應該斷開（填“斷開”或“閉合”），將變阻器滑片移至阻值最大處；
（2）在圖甲中完成實驗電路的連接．
（3）設計的實驗表格為表，表格中，①處應填寫電阻的平均值R/Ω．

實驗次數	電流I/A	電壓U/V	電阻R/Ω	①
1
2
3

（4）正確連接電路后，進行第1次實驗．當滑動變阻器的滑片移至某一位置時，電壓表、電流表的示數如圖乙所示，此時Rx的阻值為5Ω．

（5）完成上述實驗后，小明嘗試用另外一種辦法測出未知阻值的電阻R_x，他設計的電路圖（R₀的阻值已知）如圖丙所示．
實驗步驟：
①按電路圖連接；
②S斷開時，讀出電流表示數I₁；
接下來的實驗步驟是：③S閉合時，讀出電流表的示數為I₂．
通過以上三步，小明完成了實驗，則R_x表達式為：R_x=$\frac{{I}_{1}R{\;}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻的原理：R=$\frac{U}{I}$；
連接電路時，開關處于斷開狀態；閉合開關前，需將滑動變阻器的滑片放在阻值最大處；
（2）根據電源電壓確定電壓表的量程，將電壓表并聯在定值電阻兩端；
（3）伏安法測電阻時需多次測量求平均數，據此判斷表中缺少的物理量；
（4）根據電壓表和電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表和電流表的示數，根據歐姆定律的變形公式求出被測電阻的阻值；
（5）測出通過定值電阻R₀和未知電阻R_x的電流，利用并聯電路的電壓特點和歐姆定律得出等式即可求出R_x的阻值．

解答 解：（1）實驗原理：R=$\frac{U}{I}$；
連接電路前開關應該處于斷開狀態，并將變阻器滑片移至阻值最大處；
（2）在將電壓表并聯在定值電阻兩端；如下圖所示：

（3）安法測電阻時需多次測量求平均數，因此表中缺少電阻的平均值，故①處為電阻的平均值R/Ω；
（4）根據乙可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓表示數為2.5V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數為0.5A；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R_x的阻值：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（5）③S閉合時，讀出電流表的示數為I₂，則R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；斷開；阻值最大；（2）電路連接如上圖所示：（3）電阻的平均值R/Ω；（4）5；（5）③S閉合時，讀出電流表的示數為I₂；R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

點評 本題考查伏安法測量電阻的原理、連接電路的注意事項、電壓表的連接、電壓表和電流表的讀數、電阻的計算以及測量電阻的特殊方法，我們要能夠根據學過的物理知識設計出實驗方案．