Question

【题目】学习电学时我们会做许多相关实验。

实验一：在图所示的电路中，闭合开关S，灯L不亮，电压表V有示数。已知除灯L和电阻R外，电路中各处均接触良好，其余元件均完好。

（1）请判断该电路中存在的故障可能是_____或_____；

（2）为进一步确定故障，小华同学将图中的电压表正确并联在灯L两端，请判断他能否查找出电路的故障，并说明理由。_____。

（3）若小明同学将一个电流表正确串联在电路中，闭合开关S，观察电流表的示数情况。若电流表有示数，说明故障是_____，若电流表无示数，说明故障是_____。

实验二：小明同学利用电压表和电流表测定待测电阻Rx的阻值，他按下面正确的步骤进行实验：

（设计实验）小明根据伏安法测电阻的原理设计了正确的电路图。

（实验器材）

电源（电压保持不变）、滑动变阻器（铭牌上标有“20Ω2A”字样）、电流表、电压表、待测电阻Rx、开关、导线若干。

（1）如图是他实验时的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接（要求滑片向右移，电压表示数变大）。

（______）

（2）在连接实物电路时，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片位置调到_____（填写“C”或“D”）端。

（3）闭合开关S，观察到电压表和电流表示数分别为1.7V和0.14A．继续实验又测得两组数据，记录表格中。则该同学所用电源电压为_____V。

（4）实验中测出电阻Rx的阻值为_____Ω．（结果保留一位小数）

实验次数	电压/V	电流/A	电阻/Ω
1	1.7	0.14	12.1
2	2.2	0.18	12.2
3	2.5	0.20	12.5

（5）该同学设想进行第4次实验：调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，事实上实验没有做成功，其主要原因是_____。

Answer 1

【答案】L短路 R断路 不能，因为R断路或L短路时电压表均无示数 L短路 R断路 C 4.5 12.3 滑动变阻器的最大阻值偏小

【解析】

实验一：（1）在串联电路中灯不亮、电压表有示数的故障所在：①灯L被短路，电路中只有电阻R，电压表测量R两端的电压，有示数；②所测用电器开路，电压表通过灯L、闭合的开关、导线接在电源的正负极上，电压表有示数；（2）当把电压表接在灯L两端：灯L被短路，分压为0，电压表的示数为0；电阻R开路，电压表接不到电源上，示数为0．所以不能判断故障所在；（3）电路中接入电流表，电流表若有示数，说明电阻R没有处于开路，据此分析；电流表若没有示数，说明电路处于开路状态，据此分析；

实验二：（1）根据表中电流大小确定电流表选用小量程与电阻串联，根据要求滑片向右移，电压表示数变大确定变阻器的连接；（2）在连接实物电路时，为保护电路，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片位置调到阻值最大处；（3）闭合开关S前，变阻器的最大电阻连入电路中，根据欧姆定律和串联电路的规律求出电源电压：（4）为减小误差，将三次测量的平均值作为测量结果；（5）根据串联电路电压的规律求出变阻器分得的电压，根据分压原理，求出当接入12.3Ω电阻时变阻器连入电路中的电阻。

实验一：（1）灯与电阻R串联，电压表与电阻R并联，电压表有示数，说明电压表与电源两极连接的部分电路没有断路，即灯泡L没有断路；灯泡不亮，可能是灯泡L短路，也可能是R断路，导致电压表串联在电路中，此时电路中电流几乎为0；由此可得：电路故障可能是灯泡L短路或电阻R断路；（2）将图中的电压表正确并联在灯L两端时，灯L短路或电阻R断路都会使灯不亮、电压表的示数为0，所以不能查找出电路的故障；

（3）电路中接入电流表，若电流表有示数，说明电阻R没有断路，则是灯L被短路；若电流表没有示数，说明电路处于断路状态，即是电阻R断路；

实验二：（1）根据表格中电流大小可知，电流表应选用小量程与电阻串联；要求滑片向右移，电压表示数变大，则电流变大，故变阻器接入电路的电阻变小，则滑片P以右的电阻丝连入电路中，如下图所示：

（2）在连接实物电路时，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片位置调到阻值最大处的C端。

（3）闭合开关S前，变阻器的最大电阻20Ω连入电路中；闭合开关S，观察到电压表和电流表示数分别为1.7V和0.14A；根据欧姆定律和串联电路的规律可得，电源电压：

U＝UV+IR滑大＝1.7V+0.14A×20Ω＝4.5V；（4）为减小误差，将三次测量的平均值作为测量结果，实验中电阻Rx的阻值为： Rx＝＝12.3Ω；（5）若电阻两端的电压为UV＝1.5V，根据串联电路电压的规律，变阻器分得的电压：U滑＝U﹣UV＝4.5V﹣1.5V＝3V，变阻器分得的电压为电压表示数的2倍，根据串联分压原理，当接入12.3Ω的电阻时，变阻器连入电路中的电阻为：R滑＝2×12.3Ω＝24.6Ω，而变阻器的最大电阻为20Ω，所以，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，事实上实验没有做成功，其主要原因是滑动变阻器的最大阻值偏小。