Question

在“伏安法測定值電阻”的實驗中，小明同學所用電源電壓恒定不變，但電源電壓未知，滑動變阻器標有“20Ω  1.5A”的字樣，電壓表和電流表的量程合適，他已連接了部分電路，如圖甲所示．請你接著完成下列問題：

（1）用筆畫線代替導線，將圖甲中的電路連接完整．
（2）當電壓表的示數(shù)為2.4V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則其示數(shù)為

 

A，電阻絲的電阻為

 

Ω
（3）進行了上步計算后，小明認為實驗完成了，小亮則認為僅這樣就得出電阻的阻值不夠可靠．原因是

 

．
（4）小芳連接電路后，閉合開關(guān)，移動滑動變阻器的過程中發(fā)現(xiàn)，電流表的示數(shù)變大時，電壓表的示數(shù)反而減小，電流表的示數(shù)變小時，電壓表的示數(shù)反而增大．經(jīng)檢查所有器材均完好．你認為出現(xiàn)上述實驗現(xiàn)象的原因是

 

．
（5）小芳正準備繼續(xù)實驗，發(fā)現(xiàn)電壓表已損壞．她利用余下的電流表和滑動變阻器完成對R_x的再一次測量．請你在如圖丙畫出設計的電路圖，并完善下列步驟．
①按照電路圖連接好電路；
②調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使接入電路的阻值為

 

時，讀出電流表的示數(shù)I₁；
③再調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使接入電路的阻值為

 

時，讀出電流表的示數(shù)I₂；
④根據(jù)已知條件和測量結(jié)果，寫出定值電阻的表達式：R_x=

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）電源電壓未知，無法確定定值電阻兩端的電壓，電壓表選擇大量程，電壓表與定值電阻并聯(lián)．
滑動變阻器有4個接線柱，選擇一上一下接線柱串聯(lián)在電路中．
（2）電流表讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少．
知道電壓和電流，根據(jù)R=

U

I

計算電阻．
（3）定值電阻的阻值不變，為了使測量結(jié)果更準確，要進行多次實驗，求電阻的平均值．
（4）電流表串聯(lián)在電路中，
電流表示數(shù)增大，燈泡電流增大，燈泡電壓增大，電源電壓不變，滑動變阻器電壓減�。�
電流表示數(shù)減小，燈泡電流減小，燈泡電壓減小，電源電壓不變，滑動變阻器電壓增大．可以判斷故障原因．
（5）電壓表損壞，可以移動滑片，使滑動變阻器接入電路的阻值最大和最小，電路處于兩種狀態(tài)，找電源電壓相等，列等式求解．

解答：解：（1）定值電阻R_X的兩端電壓未知，電壓表選擇0～15V量程，電壓表與定值電阻并聯(lián)．
滑動變阻器已經(jīng)選定了下面接線柱，任意選擇上面一個接線柱串聯(lián)在電路中．如圖．

（2）電流表選擇0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.24A，
R=

U

I

=

2.4V

0.24A

=10Ω．
（3）定值電阻的阻值不變，要測實驗，讀數(shù)存在誤差，為了使測量更準確，要進行多次測量，求電阻的平均值．
（4）電源電壓恒定，電流表串聯(lián)在電路中，
電流表示數(shù)增大，定值電阻電流增大，電壓增大，滑動變阻器電壓減小，
電流表示數(shù)減小，定值電阻電流減小，電壓減小，滑動變阻器電壓增大，
所以，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．
（5）沒有電壓表，可以利用滑片滑到A端和B端，使電路處于兩種狀態(tài)，電源電壓相等求解．
利用滑動變阻器滑到A端，只有定值電阻R_X接入電路，測得電流I₁，
滑動變阻器滑到B端，定值電阻與滑動變阻器最大值20Ω串聯(lián)在電路中，測得電流I₂．如圖．

根據(jù)電路在兩種狀態(tài)下電源電壓相等，
所以，I₁R_X=I₂（R_X+20Ω）
所以，R_X=

20I2

I1-I2

Ω．
故答案為：（1）如實物圖；（2）0.24；10；（3）讀數(shù)存在誤差；
（4）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；（5）如電路圖；0；20Ω；

20I2

I1-I2

．

點評：設計實驗時或計算題中，通過開關(guān)閉合和斷開或滑動變阻器滑片移動，使電路處于兩種狀態(tài)，電源電壓相等，列等式求解是一種常用的方法，一定要掌握．