Question

2．测量一未知电阻的阻值．
（1）某同学首先用多用电表粗测电阻的大小，将多用表选择开关置于×10Ω挡，调零后，将红黑表笔分别接电阻两端，发现指针读数如图1所示，则所测阻值为200Ω．
（2）接着该同学计划用VA法准确测量电阻的阻值，提供的实验器材有：8V直流电源；电压表（0～10V，内阻约20kΩ）；电流表（0～50mA，内阻约10Ω）；滑动变阻器（0～20Ω，1A）；开关和导线．
请根据实验要求和提供的器材，参考下面未完全连接好的实物电路（图2）在图3的虚线方框内画出实验电路图，并完成下面实物电路未连接的导线．

（3）在上述（2）的实验中，连接好电路后，闭合开关，发现电流表和电压表皆没有读数，该同学用多用电表检查电路故障．他的操作如下：选用多用电表的直流电压挡，将红、黑表笔分别接在：电源正负极间；变阻器电阻丝的两端；电流表“-”接线柱和电压表“+”接线柱之间，结果多用电表的指针均发生偏转，则可能是连接电流表与电压表之间的导线之间的导线发生了断路．
（4）实验中移动变阻器滑动头，记下多组电流表、电压表读数（U，I），然后在作出U-I图线，图线的斜率大小表示待测电阻阻值．在这个实验中，测量值小于真实值．（填“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）欧姆表指针示数与倍率的乘积是欧姆表的示数．
（2）根据待测阻值与滑动变阻器阻值间的关系确定滑动变阻器是采用分压接法还是限流接法，根据待测电阻阻值与电流表与电压表内阻间的关系确定电流表采用内接法还是外接法，然后作出实验电路图；根据实验电路图连接实物电路图．
（3）根据电路故障现象分析电路故障原因．
（4）根据欧姆定律求出电压与电流的关系式，然后根据表达式求出电阻大小；电流表外接法，由于电压表分流，使电阻测量值小于真实值．

解答 解：（1）由图甲所示欧姆表可知，所测电阻阻值为：20×10Ω=200Ω．
（2）由于滑动变阻器最大阻值为20Ω，远小于待测电阻阻值200Ω，如果滑动变阻器采用限流接法，移动滑动变阻器滑片时，电路电流及待测电阻电压变化较小，不能进行多次测量，因此滑动变阻器应采用分压接法；电压表内阻是20kΩ，电流表内阻是10Ω，待测电阻阻值约为200Ω，相对来说电压表内阻远大于待测电阻阻值，因此电流表应采用外接法，实验电路图如图所示；根据实验电路图连接实物电路图，实物电路图如图所示．

（3）闭合开关，发现电流表和电压表皆没有读数，说明电路存在断路；用电压表测：电源正负极间、变阻器电阻丝的两端、电流表“-”接线柱和电压表“+”接线柱之间，结果多用电表的指针均发生偏转，说明各测试连点之间不存在断路，因此电路断路位置在连接电流表与电压表之间的导线断路．
（4）由欧姆定律可知，I=$\frac{U}{R}$，则U=IR，在电阻一定时，U与I成正比，它们的比例系数是导体电阻R，因此U-I图象的斜率大小表示电阻阻值；实验采用了电流表外接法，由于电压表的分流作用，使电流表的测量值大于真实值，由R=$\frac{U}{I}$可知，电阻的测量值小于电阻的真实值．
故答案为：（1）200；（2）实验电路图如图1所示；实物电路图如图2所示；（3）连接电流表和电压表；（4）斜率，＜．

点评 本题考查了欧姆表读数、设计实验电路、连接实物电路图、实验误差分析等问题；设计实验电路是该题的难点，也是正确解题的关键；设计实验电路的关键是：确定滑动变阻器采用分压接法还是限流接法，电流表是采用内接法还是外接法；同时还需掌握利用电压表分析电路故障的方法，知道电压表有示数说明电压表能和电源相连，则说明电压表所包含的没有电源的那一部分电路出现了断路故障．