Question

11．乐嘉同学准备利用图甲所示的器材做“用伏安法测电阻”的实验．
（1）请完成图甲实验电路，若乐嘉采用你连接的电路，测得阻值与真实值相比，会偏小．

（2）电路检查无误后，闭合天关，当滑片P移到某一位置时，两电表示数如图乙所示，则未知R_x的阻值为5Ω．于是乐嘉得出结论：计算值即为被测电阻值大小，从实验过程分析，你认为他直接得出结论有何不妥：只测量了一组数据，误差较大；
（3）在测出电阻后，乐嘉继续实验，研究“导体中电流跟电阻”的关系．当他观察到某电表指针指向某一位置后，记下相关数据．再断开开关，取下R_x再换上另一较大电阻R．则他下一步的操作是将滑片向左移动，目的是控制电阻两端的电压不变．

Answer 1

分析 （1）电表均选用小量程，电压表与电阻并联，电流表与电阻串联，变阻器按一上一下接入电路中；
根据并联电路电流的规律判断电流表示数与实际通过电阻电流的大小关系，由欧姆定律分析；
（2）根据电表选用的量程确定分度值读数，根据欧姆定律求电阻大小；只测量了一组数据，误差较大；
（3）根据控制变量法，研究电流与电阻的关系时，需控制定值电阻的电压相同，当换上大电阻时，根据分压原理确定电压表示数的变化，由串联电路电压的规律结合分压原理确定滑片移动的方向．

解答 解：（1）由图乙知，电表均选用小量程，电压表与电阻并联，电流表与电阻串联，变阻器按“一上一下”接入电路中，如下图所示：

图中电压表与电阻并联，测得的电压是准确的；而电流表测通过电阻和电压表的总电流；根据并联电路电流的规律，电流表的示数大于通过电阻的电流（即测得的电流偏大），由R=$\frac{U}{I}$可知，电阻的测量值比真实值偏小；
（2）如图乙所示，电流表选用小量程，分度值为0.02A，示数为0.5A；
电压表选用小量程，分度值为0.1V，示数为2.5V，
由欧姆定律可得，未知R_x的阻值：R_x=$\frac{U′}{I′}=\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω．
由于只测量了一组数据，误差较大，为减小误差，应多次测量取平均值；
（3）取下R_x再换上另一较大电阻R，电阻增大，由串联分压原理可知，其分得的电压增大；
探究电流与电阻的关系实验中，应保持电阻两端的电压不变，要使电阻两端的电压减小为原来的电压值，由串联电路电压的规律可知，应增大滑动变阻器分得的电压，由分压原理，应增大滑动变阻器连入电路中的电阻，所以滑片应向左端移动，控制电阻两端的电压不变．
故答案为：（1）如上图所示；小；
（2）5；只测量了一组数据，误差较大；
（3）将滑片向左移动；控制电阻两端的电压不变．

点评 本题用伏安法测电阻，考查电路的连接、误差分析、电表读数、电阻计算、数据处理及操作过程和控制变量法的运用．