Question

2．上實驗課時，程東同學用“伏安法”測量某電阻R的阻值．用被測電阻、滑動變阻器、電壓表、電流表、三節干電池、開關和導線若干等器材做如下實驗：

（1）請根據圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導線把圖乙的電路連接完整．
（2）在連接電路的各元件時，開關應處于斷開狀態；閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P置于B處．（選填A或B）
（3）電路連接完整后，閉合開關S，并移動滑動變阻器的滑片P，發現電流表無示數，電壓表的指針有明顯的偏轉，發生此現象的原因是電阻斷路．
（4）排除故障后，若某次測量的電壓和電流大小如圖丙所示：電壓表的示數是2.6V，電流表的示數是
0.26A，則本次所測電阻的阻值是10Ω．
（5）由于本實驗所用的滑動變阻器上的銘牌字跡已模糊不清（可能是0～20Ω或0～30Ω），請你利用本實驗中的器材，包括已經通過多次測量取平均值得到阻值為R的電阻，在不使用電壓表的前提下，設計一個實驗，測出滑動變阻器的最大阻值R′_max．（可畫電路圖幫助說明）
①寫出實驗步驟（用相應的符號代替物理量）：如圖1將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂．
②滑動變阻器最大阻值的表達式：R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）據實物圖連接電路圖即可，要求要忠實于原圖．
（2）閉合開關前，滑片應移到最大阻值處．
（3）常見的電路故障有斷路與短路，根據電路故障現象分析電路故障原因．
（4）首先確定電表使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數，最后用最小刻度值乘以格數即為電表的示數，再利用公式R=$\frac{U}{I}$計算求電阻．
（5）利用定值電阻的阻值，結合歐姆定律進行分析判斷即可．

解答 解：（1）根據電路圖連接實物圖如下：

（2）此時滑片的左側電阻絲接入電路，故滑片在最右邊時處于最大阻值處，所以閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P置于B處．
（3）閉合開關S，移動滑動變阻器的滑片P，電流表無示數，說明電路存在斷路；電壓表的指針有明顯的偏轉，說明電壓表與電源兩極相連，電壓表并聯電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯的電阻斷路．
（4）電壓表使用的量程為0～3V，分度值為0.1V，電壓表示數為U=2.6V；電流表使用的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，電流表示數為I=0.26A，故R的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.6V}{0.26A}$=10Ω．
（5）①如圖1所示，將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂．

②將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁，則電源電壓U=I₁•R；
將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂，則電源電壓U=I₂•（R′_max+R），
電源電壓不變，所以I₁•R=I₂•（R′_max+R），
解得R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）B；（3）電阻斷路；（4）2.6；0.26；10；
（5）①如圖1將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂；②$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

點評 本題考查了連接實物電路圖、實驗注意事項、電路故障分析、電表讀數、電路設計等，是實驗的�？紗栴}，一定要掌握；對電表進行讀數時要先確定其量程與分度值，然后再讀數，讀數時視線要與電表刻度線垂直．