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，立即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，某次测量时，电流表的示数为0.54A，电压表的示数如图乙所示，则此时R_x=______．

（4）在某次实验时，电压表因出现故障而不能使用，小亮用原有的电流表、滑动变阻器，增添一个定值电阻R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=．R．
小明认真分析电路后发现小亮的设计不合理，原因是：______．
（5）在只有一只电表的情况下，小明设计了如图所示的四种电路，电阻R已知，当通过闭合或断开电路中的不同开关时，你认为能够测算出未知电阻R_x阻值的电路是______

Answer 1

【答案】分析：（1）电流表、待测电阻、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在待测电阻两端；滑动变阻器的滑片向右滑动时连入电路的电阻变小，滑动变阻器使用右半段，接右下接线柱；
（2）小明把最后一根导线连接完毕后，立即看到电压表和电流表立即都有较大示数，电表有示数说明电路闭合，开关没有断开；电表示数较大，说明电路电阻太小，滑动变阻器没有调到最大阻值处；
（3）确定电压表量程、最小分度值，读出电压表示数，由欧姆定律求出电阻阻值；
（4）小亮想用等效替代法测待测电阻的电压，但根据小亮的设计，当开关S₂由1拨到2时，电阻R和R_X两端的电压不相等，小亮的设计是不合理的；
（5）利用电压表和电流表，结合串、并联电路电流和电压特点以及欧姆定律，直接或间接得出被测电阻两端的电压和电流，根据Rx=求出电阻．
解答：解：（1）电流表、待测电阻、滑动变阻器串联接入电路，电压表并联在待测电阻两端，电路图如图所示；
故答案为：电路图如图所示．
（2）小明把最后一根导线连接完毕后，立即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连接电路时开关没有断开和滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处．
故答案为：连接电路时开关没有断开；滑动变阻器滑片没有调到最大阻值处．
（3）由图知，电压表量程是3V，最小分度值是0.1V，电压表示数是2.6V，电阻阻值Rx==4.8Ω；
故答案为：4.8Ω．
（4）小亮的设计不合理，因为：当开关S₂由1拨到2时，电阻R和R_X两端的电压不相等；
故答案为：当开关S₂由1拨到2时，电阻R和R_X两端的电压不相等．
（5）A、当开关S₁和S₂都闭合时，Rx被短路只有R中有电流，电流表测得此时的电流I，根据U=IR求出电源电压；当只闭合开关S₂时，定值电阻R和Rx串联，电流表测得的即是R的电流也是Rx中的电流Ix，根据U=RIx求出R表两端的电压，则Ux=U-U，根据Rx=求出电阻．符合题意．
B、开关S₁和S₂都闭合时，R被短路，电压表测量电源电压U；只闭合S₂时，R和Rx串联，电压表直接测量Rx两端的电压
Ux．根据串联电路总电压等于各串联导体电压之和，求出定值电阻两端的电压U=U-Ux，根据I=，求出通过定值电阻的电流．根据串联电路电流处处相等，通过Rx电流等于通过定值电阻电流Ix=I．根据Rx=求出电阻，符合题意．
C、当开关S₁和S₂都闭合时，R和Rx并联，电压表测量电源电压、R电压、Rx电压Ux；只闭合开关S₂时，电压表测量电源电压、Rx电压Ux，不能直接或间接测量出Rx电流，所以不能求出Rx电阻．不符合题意．
D、当开关S₁和S₂都闭合时，定值电阻R和Rx并联，电流表测量干路中电流I；只闭合开关S₂时，Rx被断路，电流表测量
R中电流I．用并联电路电流特点，求出开关S₁和S₂都闭合时R中电流Ix=I-I，则R0两端电压U=IR，根据并联电路电压特点知Ux=U，根据Rx=求出电阻．符合题意．
故选ABD．
点评：本题考查了连接电路图、电路故障分析、电路设计分析、测电阻的电路分析，本题难度较大，是一道难题；
第（5）测电阻的原理为Rx=，用电压表和电流表，再根据串联电路和并联电路的电流和电压特点，直接或间接测量电压和电流，这是解决本题的关键．