Question

18．如圖所示，小明同學(xué)在“測未知電阻R_x”的實(shí)驗(yàn)中：

（1）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)斷開．請用筆畫線代替導(dǎo)線，根據(jù)圖甲將圖乙所示的實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)前，圖乙中滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)位于B（填“A”或“B”）端．
（3）閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)電流表、電壓表指針幾乎不動(dòng)，故障的原因是變阻器斷路（填“R_x短路”或“R_x斷路”或“變阻器斷路”）．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	1	2	3
電阻R/Ω
電壓U/V	1.0	1.5	2.0
電流I/A		0.15	0.20

（4）排除故障后，小明通過實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)如上表所示，其中第1次實(shí)驗(yàn)的電流表示數(shù)如圖丙所示，為0.1A，則所測電阻R_x的值是10Ω．
（5）若在實(shí)驗(yàn)中，電壓表不能使用，滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，當(dāng)滑片置于最左端時(shí)，讀出電流表示數(shù)為I₁，當(dāng)滑片P置于最右端時(shí)，I₂，則未知電阻的表達(dá)式：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）由電路圖知，滑動(dòng)變阻器與串聯(lián)在電路中，且一上一下接入電路，由此補(bǔ)充實(shí)物連接；
（2）閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑至最大值處；
（3）根據(jù)電表均無示數(shù)，結(jié)合選擇分析解答；
（4）由圖丙讀出電流表示數(shù)，由歐姆定律計(jì)算R_x的值；
（5）由電路圖知，P移至最左端，滑動(dòng)變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，根據(jù)歐姆定律表示出電源電壓；
P移至最右端，滑動(dòng)變阻器全連入，R₀和R_x串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律表示出電源電壓；根據(jù)電源電壓不變列方程求解．

解答 解：
（1）由圖甲知，滑動(dòng)變阻器與燈泡串聯(lián)，而且應(yīng)一上一下接，所以開關(guān)右側(cè)接線柱連接到C或D即可，如圖所示：
；
（2）為了保護(hù)電路，閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片P應(yīng)滑至最大值處B端；
（3）若R_x短路，電壓表也被短路，無示數(shù)，但電流表仍會(huì)有示數(shù)，不符合題意；
若“R_x斷路，則電壓表被串聯(lián)入電路中，電壓表示數(shù)幾乎等于電源電壓，不符合題意；
若變阻器斷路，則整個(gè)電路斷路，所以電壓表和電流表均無示數(shù)，符合題意．
（4）由圖丙知，電流表使用0-0.6A，分度值0.02A，所以第1次實(shí)驗(yàn)的電流表示數(shù)為0.1A，
由表格數(shù)據(jù)知，此時(shí)R_x兩端電壓為1V，
由歐姆定律可得：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{1V}{0.1A}$=10Ω；
（5）由圖知，P移至最左端，滑動(dòng)變阻器連入電阻為0，電路中只有R_x，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₁R_x-----①
P移至最右端，滑動(dòng)變阻器全部連入，R₀和R_x串聯(lián)，讀出此時(shí)電流表示數(shù)為I₂，
根據(jù)歐姆定律可得：
U=I₂（R₀+R_x）----②
電源電壓不變，由①②得：I₁R_x=I₂（R₀+R_x），
解得：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$R₀．
故答案為：（1）見上圖；（2）B；（3）變阻器斷路；（4）0.1；10；（5）I₂；$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點(diǎn)評 本題是伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物連接、電路故障分析、電流表讀數(shù)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等問題，這些都是電學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是重點(diǎn)，應(yīng)熟練掌握．