Question

5．要测量一个阻值约为几百欧的电阻R_x，实验室提供的器材有：电源（电压为3V）、学生用电流表（量程为0～0.6A、0～3A）、学生用电压表（量程为0～3V、0～15V）、滑动变阻器R₁和电阻箱R₂（0～9999Ω  5A）各一个，开关、导线若干．
（1）小明用伏安法测量该电阻，如图1是小明连接的电路．连接电路时，小明注意到了开关应断开；接通电路前，小明还应将滑动变阻器的滑片滑至最右（填“左”或“右”）端．接通电路后，观察到电流表指针不偏转，示数为零，电压表示数为3V．则故障原因可能是电阻R_x断路．

（2）在排除故障换用新元件后，经检查电路完好．闭合开关，逐渐减小滑动变阻器接入电路中的电阻至最小，此时电压表有示数，但电流表的指针几乎不偏转，电流表指针偏转太小的原因是R_x阻值太大，使得电流太小．所以按小明所选的器材不能用伏安法测出该电阻的值．
（3）小红在实验室所提供的器材中选择合适的器材，设计如图2电路测出该电阻的值．
①按电路图连好电路，并将电阻箱R₂的阻值调至最大．
②闭合开关S和S₂，记下此时电流表的示数I．
③先断开开关S₂，再闭合开关S₁，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I．
④读出电阻箱的阻值，即为被测电阻的阻值．

Answer 1

分析 （1）在连接电路时，应注意开关断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片移至最大阻值处．
因为电流表指针不偏转，示数为零，所以可能电流表出现了短路或R_x出现了断路，根据电压表示数判断出原因；
（2）根据欧姆定律，在电压不变的情况下，若电路的电阻增大，则电路中的电流减小，若电阻值很大，则电路中的电流会很小．若电流值小于电流表的分度值时，将无法准确地测出电流值．
（3）用等效替代法当电流表示数相同时，说明电阻相同．

解答 解：（1）连接电路时，开关应断开．
由于滑动变阻器接了下面左边的接线柱，所以在闭合开关前，滑片应移至最右端．
因为电流表指针不偏转，示数为零，所以可能电流表出现了短路或Rx出现了断路，又因为电压表的示数等于电源电压，则是由于电阻R_x断路造成．
（2）由于电源电压为3V，而电阻Rx的阻值大约为几百欧，根据欧姆定律电路中的电流太小．
（3）用等效替代法：当电流表示数相同时，说明电阻相同．
故实验步骤：①按电路图连好电路，并将电阻箱R₂的阻值调至最大．
②闭合开关S和S₂，记下此时电流表的示数I．
③先断开开关S₂，再闭合开关S₁，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I．
④读出电阻箱的阻值，即为被测电阻的阻值．
故答案为：（1）断开；右；电阻R_x断路；（2）R_x阻值太大，使得电流太小；（3）S₂；S₂；S₁；电阻箱；电流表的示数仍为I．

点评 此题测量电阻的实验，考查了有关实物电路的连接的注意事项，还考查了有关电路故障的分析以及特殊的测电阻的方法，这也是电学实验中的重点．