Question

6．在伏安法测电阻的实验中，电源电压不变，滑动变阻器的最大阻值为R．

（1）实验原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）将图甲实物连接成完整的电路，要求变阻器滑片P向右移时A示数变大．
（3）连接实物时，要求开关s处于断开状态，此时滑动变阻器的滑片P应移至最左端或A端．
（4）检查电路无误后闭合开关，将滑片P移至某一位置时，电流表、电压表示数如图乙所示，则定值电阻的阻值是8Ω．
（5）实验中的问题与讨论：
①若开关闭合后，电压表的示数为1V，为使电压表的示数增大到2V，则滑片P应向右移动．
②连接好实物后，闭合开关，如果无论怎样移动滑片P，电流表和电压表的示数都不变，且电流表示数较小，其原因是滑动变阻器接了下面两个接线柱．
③若实验中当滑片P向右移动时，发现电流表示数变大，电压表的示数变小，其原因是电压表并联在滑动变阻器两端．
（6）如果电流表损坏，如何用剩下的器材测出R_x的阻值？
①请你设计一个电路．并在图丙方框内面出电图．
②用测出的物理量表示R_X，R_X=$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R．

Answer 1

分析 （1）测电阻的实验原理：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑动变阻器与电阻串联，且要接一上一下，电压表与电阻并联；
（3）在拆接电路时，开关应断开，滑片移至最大阻值处；
（4）读出电流表、电压表的示数，根据公式求出电阻值；
（5）①要增大电阻两端的电压，则应减小变阻器的阻值；
②根据电表示数不变及电流表示数较小进行分析；
③根据串分压的知识进行分析；
（6）没有电流表，利用已知电阻和被测电阻串联时电流相等的特点可得电流值；被测电阻和已知最大阻值的滑动变阻器串联，电压表与被测电阻并联，开关串联在电路中控制电路；滑动变阻器阻值为0时，测电源电压；滑动变阻器为最大值时，电压表测被测电阻电压，根据串联电路电压特点，求滑动变阻器电压，求滑动变阻器电流，即知被测电阻电流；根据R=$\frac{U}{I}$计算电阻．

解答 解：（1）该实验的原理是：R=$\frac{U}{I}$；
（2）滑动变阻器与电阻串联，滑片向右滑动，电流表示数变大，则变阻器阻值减小，所以下面应接右边的接线柱；
将电压表与电阻并联，电源由两节干电池组成，所以电压表可选择0～3V的量程，如图所示：

（3）连接实物时，要求开关s处于断开状态；滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，即左端或A端；
（4）由图乙知，电压表的量程应为0～3V，分度值为0.1V，示数为1.6V；
电流表的量程应为0～0.6A，示数为0.2A；
则R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.6V}{0.2A}$=8Ω；
（5）①若开关闭合后，电压表的示数为1V，要使电压表的示数增大到2V，则应减小滑动变阻器的阻值，将滑片P向右移动．
②连接好实物后，闭合开关，如果无论怎样移动滑片P，电流表和电压表的示数都不变，说明此时变阻器相当于定值电阻，又电流表示数较小，则可能是变阻器同时接了下面两个接线柱．
③滑片P向右移动时，其阻值变小，电流表示数变大，根据串分压的知识，电阻两端的电压变小，电压表的示数变小，说明电压表与滑动变阻器并联了；
（6）①被测电阻与滑动变阻器串联，电压表与被测电阻并联，开关串联在电路中，如图．

②将滑动变阻器调到阻值最大端，闭合开关，测出R_x两端电压U_x；将滑动变阻器调到阻值最小端，测出电源电压U．
则电路中的电流I_x=I_滑=$\frac{U-{U}_{x}}{R}$；
则R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{x}}{\frac{U-{U}_{x}}{R}}$=$\frac{{U}_{x}}{U-{U}_{x}}$R．
故答案为：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）见上图；（3）断开；最左端或A；（4）8；（5）①右；②滑动变阻器接了下面两个接线柱；③电压表并联在滑动变阻器两端
；（6）同上；

点评 此题是伏安法测电阻实验，考查了电路的连接、电流表、电压表的读数、电阻的计算及实验的设计方法，其中有关电路设计是难点．
只有电流表，组成并联电路，利用滑动变阻器的滑片滑到最大和最小时，根据电源电压相等，求得被测电阻；只有电压表，组成串联电路，利用滑动变阻器的滑片滑到最小时，获得电源电压．当滑到最大时，根据串联电路电流相等列出等式求得被测电阻．