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20.在用“伏安法”测量未知电阻Rx的实验中.

(1)闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是电阻断路了.
(2)排除故障后,闭合开关,当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图甲所示,其读数为A,则未知电阻Rx=10Ω.
(3)若实验中电压表损坏,利用其他的原有器材也能测出未知电阻Rx的阻值,实验电路如图乙所示(滑动变阻器最大阻值为R0,电源电压未知且不变),请将下列相关实验步骤补充完整:
①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,记录电流表示数I1
②闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到b端,记录电流表示数I2
③写出待测电阻的表达式:Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0(用已知量和测量量符号表示).

分析 (1)若电流表几乎无示数,说明电路可能断路;电压表指针明显偏转,说明电压表与电源连通,则与电压表并联的支路以外的电路是完好的,则与电压表并联的电阻断路了;
(2)确定电流表的量程和分度值,读出电流值,并根据欧姆定律计算出Rx的阻值;
(3)闭合开关S,将滑片滑倒a端,两电阻并联;将滑片滑倒b端,Rx被短路,只有R0工作,根据并联电路的电流和电压特点求出待测电阻的阻值.

解答 解:(1)经分析:闭合开关,发现电流表几乎无示数,电压表指针明显偏转,则出现的故障可能是电阻断路了;
(2)当滑片移动到某位置时,电压表示数为2.4V,电流表示数如图甲所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,其读数为0.24A,则未知电阻:
Rx=$\frac{U}{I}=\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω.
(3)①闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P移到a端,此时两电阻串联,记录电流表示数为I1,为总电流;
②滑片移到b端,记录电流表示数I2,此时Rx被短路,只有R0工作;
由欧姆定律,所以电源电压:U=I2R0
两步骤中,R0两端电压均等于电源电压,R0阻值不变,由欧姆定律,所以通过R0的电流均为I2
根据并联电路的电流特点可得,通过待测电阻的电流Ix=I1-I2
并联电路电压相等,则待测电阻两端的电压:Ux=U=I2R0
所以待测电阻Rx=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0
故答案为:(1)电阻断路了;(2)10;(3)$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R0

点评 本题是“伏安法测量电阻”的实验,考查了故障的分析、电流表的读数及电阻的计算,还考查了特殊方法测电阻.伏安法测电阻综合性较强,涉及欧姆定律的应用和电流表、电压表、滑动变阻器的使用,这些都是常考的问题,要掌握好.

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