Question

在测量阻值约为5Ω的定值电阻R_x的实验中，小明和小亮用图甲所示的器材进行实验．

（1）用笔画线代替导线完成实物电路连接，要求滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小．
（2）小明把最后一根导线连接完毕后，看到电压表和电流表立即都有较大示数，他在实验操作中的两处错误是

 

和

 

．
（3）改正错误后，小明改变R_x两端的电压和电流．两次测得的电阻值分别为R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω．第三次测量时．电流表的示数为0.5A，电压表的示数如图乙所示，则R₃=

 

Ω，实验测得值应为R_x=

 

Ω．
（4）在某次实验时，电压表出现了故障不能使用，小亮用原有的电流表、滑动变阻器，增添一个定值电阻R₀和一个单刀双掷开关．设计了如图丙所示的电路．测量时．闭合S₁，将S₂拨到1．电流表的示数为I₁；将S₂拨到2，电流表的示数为I₂，小亮说待测电阻R_x=

I1

I2?R0

．小明认真分析电路后发现小亮的设计不合理，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）电流表与电阻R串联，电压表选0～3V，并联在电阻R两端．变阻器滑片向右滑动电阻变小，所以变阻器应接右下的接线柱．
（2）正确的情况应该是闭合开关后，电流表和电压表才会有示数．
题中把最后一根导线连好后两表就有示数，说明他在连接电路时，开关始终是闭合的状态．
示数较大的原因是电流、电压较大，造成电流、电压较大的原因是变阻器连入的阻值太小．
（3）先看量程、再看分度值、最后看指针位置．读出电压表示数，用电压除以电流算出电阻．最后算出三个电阻的平均值．
（4）在缺少电压表的情况下，用电流表和一个已知阻值R₀的电阻也可以测出未知电阻R_X的阻值．
方法是：将两电阻并联，用电流表分别测出两个电阻的电流，记为I₁、I₂．由于并联电压相等，所以I₁R₀=I₂R_X．I₁、I₂、R₀都已知，这样就可以求出R_X的阻值．
这个方法必须保证两个电阻两端的电压相等．小亮设计不合理的原因就是当S₂拨到2以后，电流由I₁变为了I₂，变阻器的滑片没有滑动，它此时是一个定值电阻，所以变阻器第一次和第二次两端的电压发生了变化，故R₀和R_X两端的电压不相等．

解答：解：（1）按照电流的方向连接：电流从正极经过开关以后，接下来从电流表的正接线柱进，从负接线柱出，应将电流表的负接线柱与电阻的右接线柱相连，然后将电阻的左接线柱与滑动变阻器的右下接线柱相连，最后将电压表并联在电阻两端．注意电压表应选用标有3V的接线柱．答案如图甲：
（2）把最后一根导线连接好，两表就有示数，原因是连接电路时开关没有断开；
示数较大的原因是电阻太小，即没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置．
故答案为：连接电路时开关没有断开；没有把滑动变阻器的滑片置于阻值最大的位置．
（3）电压表所选量程是0～3V，分度值是0.1v，示数是2.6V，
电阻R₃=

U3

I3

=

2.6V

0.5A

=5.2Ω，
电阻的平均值：R=

R1+ R2+R3

3

=5.2Ω．
故答案为：5.2；5.2．
（4）设变阻器的阻值是R′．
将S₂拨到l．电流表的示数为I₁，此时变阻器两端的电压是I₁R′；
将S₂拨到2，电流表的示数为I₂，此时变阻器两端的电压是I₂R′，
由于I₁R′≠I₂R′，所以R₀和R_X两端的电压不想等，也就无法得出电流与电阻成反比的关系．
故答案为：由于滑动变阻器串联在电路中S₂由1拨到2时，电阻两端的电压发生变化．

点评：本题考查的内容较多：电流表的连接、电压表的连接、变阻器的原理、电压表的读数、欧姆定律、测电阻的特殊方法．综合性较强，学生要多做这一类题．