Question

2．如图所示，小明同学在“测未知电阻R_x”的实验中．

（1）连接电路时，开关应断开．请用笔画线代替导线，根据图甲将图乙所示的实物电路连接完整．
（2）闭合开关前，图乙中滑动变阻器的滑片P应位于B（填“A”或“B”）端．
（3）闭合开关后，发现电流表指针几乎不动，电压表示数约为电源电压，故障的原因是R_x断路（选填“R_x短路”或“R_x断路”）．
（4）排除故障后，小明通过实验得到数据如下表所示，其中第1次实验的电流表示数如图丙所示，为0.1A，则所测电阻R_x的值是10Ω．

实验序号	1	2	3
电阻R/Ω
电压U/V	1.0	1.5	2.0
电流I/A		0.15	0.20

（5）若在实验中，电压表不能使用，滑动变阻器最大阻值为R₀，当滑片置于最左端时，电流表示数为I₁，滑片P置于最右端时，电流表示数为I₂，则未知电阻的表达式：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，连接电路时，开关应断开，分析图甲所示电路结构，明确各电路元件的连接方式，然后连接实物电路图．
（2）为保护电路，闭合开关前，将滑片移至最大阻值处；
（3）电压表有示数，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的；
电流表的指针几乎不偏转说明是某处断路，
（4）根据电压表的量程和分度值读出示数，根据欧姆定律结合表中数据可得电阻的阻值；
（5）分析电路图，P移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R_x，根据欧姆定律可求电源电压；
P移至最右端，滑动变阻器全连入，R₀和R_x串联，根据欧姆定律可求电源电压；
根据电源电压不变列方程求解．

解答 解：（1）连接电路时，开关应断开，
由图甲所示电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，电压表与定值电阻并联，电流表串联在电路中，根据电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．

（2）由图知，滑动变阻器的下面接了左边的A接线柱，所以闭合开关前，应将滑片移至最右即B端，使其阻值最大；
（3）若R_x被短路，电压表示数为电源电压，电流表应该有示数，若R_x断路，电压表的正负接线柱与电源正负极之间连接是连通的，电压表示数约为电源电压；电压表的电阻无限大，使得电路中的电流很小，电流表的指针几乎不偏转，
（4）由图丙可知，电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.1A；
由I=$\frac{U}{R}$可得，电阻的阻值：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
（5）P移至最左端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R_x，
根据欧姆定律可得：
U=I₁R_x；-----①
P移至最右端，滑动变阻器全连入，R₀和R_x串联，
根据欧姆定律可得：
U=I₂（R₀+R_x），----②
电源电压不变，由①②得：
I₁R_x=I₂（R₀+R_x），
解得：
R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．
故答案为：（1）断开；见上图；（2）B；（3）R_x断路；（4）0.1；10；（5）$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．

点评 本题是伏安法测电阻的实验，考查了电路故障分析、电流表读数、实验数据分析等问题，这些都是电学实验的基础，也是重点，应熟练掌握．