Question

11．小明在“伏安法”测电阻的实验中，选择的电源电压为4V．
（1）在连接电路的过程中，开关应该断开；
（2）实验过程中，无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数都很小且无变化，其原因可能是滑动变阻器全部接了下方两接线柱；
（3）排除故障后，连接的电路连接如图甲所示，当电压表示数是2.5V时，电流表的示数（图乙所示）是0.5A，被测电阻的阻值是5Ω；
（4）实验过程中，多次改变滑片位置并进行测量的目的是减小误差．
【拓展】实验结束，小明想利用阻值为R₀的定值电阻和一只电流表测量未知电阻R_x的阻值，他选择了满足这个实验要求的器材，并连接了部分实验电路，如图丙所示，请你完成下列问题：
（1）为了测出电阻R_x的阻值，添加一根导线完成如图丙所示的实验电路的连接．
（2）开关S₁、S₂都闭合时，电流表的示数为I₁；只闭合开关S₂时，电流表的示数为I₂，电阻R_x=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（用已知量和测量量表示）

Answer 1

分析 （1）在连接电路的过程中，开关应该断开；
（2）接通电路后，实验时无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数都很小，说明电路中接入了大的电阻；且无变化，说明滑片不能起调节作用；
（3）看清量程和分度值，读出示数，利用R=$\frac{U}{I}$求出电阻；
（4）在定值电阻的阻值，应多测几次求平均值，这样可以减小误差；
拓展（1）实验中没有电压表，被测电阻已经被一个开关断路，故设计成并联电路找电压相等；
（2）通过开关闭合与断开，使电路处于两种状态，利用电源电压保持不变，找电路两种状态下的电压相等；
在已知电阻和被测电阻并联，测量各支路电路中的电流，利用电源电压相等，列出等式求解．

解答 解：（1）在连接电路的过程中，开关应该断开；
（2）接通电路后，实验时无论怎样移动滑片，电流表和电压表的示数都很小，说明电路中接入了大的电阻；且无变化，说明滑片不能起调节作用，故线路故障为滑动变阻器全部接了下方两接线柱；
（3）电流表所接量程为0～0.6A，分度值为0.02A，此时示数为0.5A；
由于被测电阻两端的电压为U=2.5V，则被测电阻的阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）在实验中，为减小误差，应改变滑动变阻器的阻值，测三组数据求平均值．
【拓展】（1）已知定值电阻和被测电阻并联，电流表串联在电路中，测串联电路的电流；
再把被测电阻断路，只有已知电阻接在电路中，测此时R₀电路的电流；
根据两种电路状态下电源电压相等求解，如下图所示：

（2）只闭合开关S₂时，电路为R₀的简单电路，电流表的示数为I₂，则电源的电压为U=I₂R₀；
开关S₁、S₂都闭合时，电路为R₀、R_x并联，电流表的示数为I₁．
因电源的电压不变，所以并联时通过R₀的电流不变，
所以通过Rx的电流为I_x=I₁-I₂，
R_x的阻值为R_x=$\frac{U}{{I}_{x}}$=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案为：（1）断开；（2）滑动变阻器全部接了下方两接线柱；（3）0.5；5；（4）减小误差．
【拓展】（1）见图1 （2）$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

点评 此题考查学生关于伏安法测电阻实验的理解和掌握，注意分析线路故障．