Question

11．某实验小组做“伏安法测量电阻”的实验，所用的器材有：电压为3V的电源，待测电阻R_x，以及符合实验要求的滑动变阻器、电流表、电压表、导线和开关，图甲是没有连接完整的实物电路
（1）请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整；
（2）连好电路闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P置于最左端．（选填“最左”或“最右”）
（3）实验中，闭合开关，移动滑片，电流表、电压表均无示数，为了检查电路故障，他们借助一根检测导线进行检测，当该导线两端分别接不同点时，对应的现象如上表所示，由此可以判断电路发生的故障是cd导线接触不良；

检测导线接点	现象
a、b	电压表、电流表均无示数
a、c	电压表、电流表均无示数
a、d	电压表、电流表均无示数
c、d	电压表、电流表均无示数

（4）排除故障后进行实验，当电压表表示示数为2.4V时，电流表的示数如图乙所示，这时电流为0.3A，他们利用此组数据得出该待测电阻Rx的阻值，结束了实验，你认为他们这种做法有何不妥：实验次数较少应多次实验求平均值；
（5）实验结束后，老师告诉同学们，电压表虽然电阻较大，但还是有少量电流通过电压表，老师认为有电流通过的理由是电流表外接法和电流表内接法中，两次电流表的示数不同，因此计算出的电阻的大小会跟真实值相比将偏小．（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）

Answer 1

分析 （1）根据电源的电压确定电压表的量程且与R_x并联，滑动变阻器按一上一下的原则串联在电路中；
（2）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处；
（3）电压表和电流表均无示数，电路是断路：
当导线连接两点时，不能改变电压表和电流表示数时，断路不在导线连接的两点之间．
当导线连接两点时，改变电压表和电流表示数时，断路在导线连接的两点之间．
（4）根据电流表的量程和分度值读出电流表的示数，一次测量存在较大的误差，为了使测量值更接近于真实值，应进行多次测量求平均值；
（5）根据电压表与电流表所测量的量，分析电压与电流的测量值与真实值间的关系，然后判断电阻的测量值与真实值间的关系．

解答 解：（1）因为电源电压为3V，则电压表选0～3V的量程，且与R_x并联；滑动变阻器的任意上方接线柱与电流表的负接线柱相连，如下图所示：

（2）闭合开关前，保护电路的滑动变阻器的滑片位于最大阻值处的最左端；
（3）电压表和电流表无示数，电路是断路．
导线连接在a、d之间，改变电压表和电流表的示数，断路在a、d之间．
导线连接在c、d之间，改变电压表和电流表的示数，断路在c、d之间．
导线连接在a、b之间，a、c之间都不能改变电压表和电流表示数，断路不在a、b和a、c之间．
所以断路在c、d之间，即cd导线接触不良；
（4）电流表的量程为0～0.6A，分度值为0.02A，所以电流表的示数为0.3A；
因为任何实验仪器都不是绝对的精密，测量的数据会存在误差，我们常用的减小误差的方法是多测几组数据取平均值．
（5）伏安法测电阻有两种接法，如图：

在电流表外接法和电流表内接法中，两次电流表的示数不同，可知电压表虽然电阻较大，只要U不为零，就有少量电流通过电压表；
因为电压表测量定值电阻的实际电压，
在电流表外接法中，电流表测量定值电阻和电压表的总电流，通过电阻的电流小于电流表的示数，电流的测量值大于电阻的实际电流值，
根据R=$\frac{U}{I}$可知，其中的U和I都是测量值，得到的电阻偏小．
故答案为：
（1）如上图所示；
（2）最左；
（3）cd导线接触不良；
（4）0.3；实验次数较少应多次实验求平均值；
（5）电流表外接法和电流表内接法中，两次电流表的示数不同；偏小．

点评 本题考查了电压表和滑动变阻器的连接、电路故障的判断、实验的评估和误差分析等问题，涉及到的知识很多，综合性很强，有一定的难度．