Question

11．同学们用“伏安法”测量未知电阻R_x的阻值，所用电源电压为3V．

（1）实物电路如图1甲所示，请用笔画线代替导线将电路连接好．
（2）在连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片P应位于A端（选题“A”或“B”）．
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，电压表示数接近电源电压，则电路故障的原因可能是灯泡断路．
（4）闭合开关，当电压表示数为2.4V时，电流表示数如图1乙所示，则通过电阻R_x的电流I=0.3A，计算出R_x=8Ω．
（5）要使电压表的示数变为2V，滑片P应向A移动．
（6）实验时，某小组同学利用一只电流表和最大阻值为R₀的滑动变阻器，完成对未知电阻R′的测量．如图2是他们按照设计想法连接的部分实验电路．
①请你依据下面的实验步骤，用笔画线代替导线，将实验电路连接完整．（只添加一条导线）．
实验步骤：A．开关S₁和S₂都断开，将变阻器的滑片P移到阻值最大处，观察到电流表无示数；
B．保持滑片P的位置不动，只闭合开关S₁时，读取电流表的示数为I₁；
C．再闭合开关S₂时，读取电流表的示数为I₂（I₂＞I₁）
②请你用I₁、I₂和R₀表示R′，则R′=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）根据电流表应与未知电阻串联，电压表与未知电阻并联，变阻器要一上一下选择接线柱，用导线将电路连接好．
（2）闭合开关前，变阻器的滑片应置于最大阻值处；
（3）根据电路故障的现象判断是短路还是断路，再进一步确定短路或断路发生的位置；
（4）根据电流表量程和分度值，读出电流表示数，用欧姆定律可计算出电阻的大小；
（5）根据串联分压的特点进行分析解答
（6）根据实验步骤，结合电路图和两次实验判断电路的连接方式，根据电路特点和欧姆定律求出表达式．

解答 解：（1）电流表应与未知电阻串联，电压表与未知电阻并联，变阻器要一上一下选择接线柱，用导线将电路连接好，如下图所示．

（2）闭合开关前，变阻器的滑片应置于最大阻值处，即移到图中的A端；
（3）闭合开关，发现灯泡不亮，电流表指针几乎不偏转，说明电路断路．电压表示数接近电源电压，说明电压表并联部分断路，则电路故障的原因可能是灯泡断路．
（4）电流表量程0-0.6A，分度值0.02A，由乙图电流表示数I=0.3A，所以R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω，
（5）电压表的示数变为2V，示数变小，则滑动变阻器两端的电压变大，故滑片P应向A端移动；
（6）①由实验步骤，I₂＞I₁，说明R与R并联，闭合开关S₁、S₂时两者并联．只闭合开关S₁时，只有滑动变阻器接入电路中，由此连接实物如图所示：

实验步骤：A、开关S₁和S₂都断开，将变阻器的滑片P移到阻值最大处，观察到电流表无示数；
B、保持滑片P的位置不动，只闭合开关S₁时，读取电流表的示数为I₁；
C、再闭合开关S₂时，读取电流表的示数为I₂；
②只闭合开关S₁时，只有滑动变阻器接入电路中，且滑动变阻器最大阻值为R₀，
由欧姆定律得：电源电压U=U₀=I₁R₀，
当闭合开关S₁、S₂时两者并联，根据并联电路的干路电流等于各支路电流之和可得：
通过R′的电流I′=I₂-I₁，
由欧姆定律得：R′=$\frac{U}{{I}^{′}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
故答案为：（1）如图甲所示；（2）A；（3）灯泡断路；（4）0.3；8；（5）A；（6）①如图2所示；阻值最大处；S₁；S₂；②$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

点评 会正确连接实物电路，知道电流表、变阻器的连接方法，会判断电路的故障，尤其是能根据所提供的实验装置来设计相应的实验，是解答本题的关键．