Question

3．（1）在做“伏安法测电阻”的实验中（电源电压不变），小芸将实验器材连接成实验电路，如图甲所示，但粗心的小芸有一根导线连接错误，请你帮小芸在接错的那根导线上打“×”，然后另画一根导线使电路连接正确．
（2）电路改接正确后，合上开关，调节变阻器的滑片到某位置时，电压表和电流表的示数如图乙所示，则此次实验测得的定值电阻的阻值R_x是6Ω，接下来小芸调整变阻器滑片继续测量，这样做的目的是多次测量求平均值，减小实验误差．
（3）本小组完成实验后，讨论该电路不增加实验器材还能完成哪些实验，在列出的三个实验中，你认为正确的是B实验（填选项字母）
A．探究电流产生热量与电阻的关系
B．探究电流与电压的关系　
C．探究电流与电阻关系
（4）实验后小芸的同桌小龙找了一个阻值已知的定值电阻R₀，设计了如图丙所示的测量电路，同样可以测量未知电阻R_x，请在横线内把实验步骤补充完整：
①闭合开关S、S₁，用电压表测出电源的电压U；
②闭合开关S，断开开关S₁，用电压表测出待测电阻R_x两端的电压U₁；
③请用测量值U和U₁，已知量R₀来表达R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）如果将图甲中的定值电阻更换为额定电压为2.5V小灯泡，则该实验也可测量小灯泡的电功率，测量时根据实验数据所画图象如图丁所示，则该小灯泡的额定功率为0.5W．

Answer 1

分析 （1）实物连接图中，主要从电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法上考虑：
从电流表和电压表的量程、连接方式、正负接线柱三个方面分析．
从滑动变阻器的接线柱选择和滑片位置分析．
（2）读取电压表、电流表示数时，首先明确电表选择的量程和对应的分度值，读数时视线与指针所对刻线相垂直；
已知待测电阻两端电压和通过的电流，利用R=$\frac{U}{I}$得到电阻；为减小误差，需多测几组数据，求平均值；
（3）分析选项中各实验的操作方法进行解答；
（4）要测出未知电阻的阻值，需测出电阻两端的电压及通过电阻的电流，此题可以很方便地测出导体两端的电压，可根据串联电路的电流、电压规律，闭合开关，测出总电压，得出定值电阻两端的电压，根据I=$\frac{U}{R}$得出电路中的电流，可根据R=$\frac{U}{I}$计算出未知电阻的阻值．
（5）根据图象确定额定电压及其电流，由P=UI计算出额定电功率．

解答 解：
（1）电压表并联在灯泡和滑动变阻器的两端，测灯泡和滑动变阻器的总电压，所以电压表的“3”接线柱和滑动变阻器左下端接线柱连接错误，应把电压表并联在灯泡两端，电压表的“3”接线柱和灯泡右端接线柱连接，如下图：

（2）由图知：电压表选择的是0～3V量程，对应的分度值为0.1V，此时的示数为2.4V；
电流表选择的是0～0.6A量程，对应的分度值为0.02A，此时的示数为0.4A；
待测电阻的阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.4A}$=6Ω．
为了减小误差，应移动滑动变阻器，改变电阻两端的电压和电流，多测几组数据，求平均值；
（3）A．探究电流产生热量与电阻的关系时，应保持电流不变，改变定值电阻的阻值，利用该电路不能完成；
B．探究电流与电压的关系时，应控制电阻的阻值不变，改变两端的电压，利用该电路能完成；
C．探究电流与电阻关系时，应控制电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值，利用该电路不能完成．
（4）①闭合S、S₁，电阻R₀被短路，此时电压表的示数等于电源电压U；
②闭合S，断开S₁，此时电压表测量Rx两端的电压U₁；
③根据串联电路电压的特点，则U₀=U-U₁；
串联电路中电流相等，所以I_x=I₀=$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$；
R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）由图象知，当电压为2.5V时，电流为0.2A，则P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案为：（1）见上图；（2）6；多次测量求平均值，减小实验误差；（3）B；（4）①闭合开关S、S₁；②闭合开关S，断开S₁；③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$；（5）0.5．

点评 本题是伏安法测电阻的实验，考查了电表的读数、电阻的计算、测量电阻的特殊方法设计，还考查了电功率的计算，考查全面，有一定难度．