Question

11．某實驗小組做“伏安法測量電阻”的實驗，所用的器材有：電壓為3V的電源，待測電阻R_x，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電流表、電壓表、導線和開關(guān)，圖甲是沒有連接完整的實物電路
（1）請你用筆畫線代替導線將實物電路連接完整；
（2）連好電路閉合開關(guān)前，應將滑動變阻器滑片P置于最左端．（選填“最左”或“最右”）
（3）實驗中，閉合開關(guān)，移動滑片，電流表、電壓表均無示數(shù)，為了檢查電路故障，他們借助一根檢測導線進行檢測，當該導線兩端分別接不同點時，對應的現(xiàn)象如上表所示，由此可以判斷電路發(fā)生的故障是cd導線接觸不良；

檢測導線接點	現(xiàn)象
a、b	電壓表、電流表均無示數(shù)
a、c	電壓表、電流表均無示數(shù)
a、d	電壓表、電流表均無示數(shù)
c、d	電壓表、電流表均無示數(shù)

（4）排除故障后進行實驗，當電壓表表示示數(shù)為2.4V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，這時電流為0.3A，他們利用此組數(shù)據(jù)得出該待測電阻Rx的阻值，結(jié)束了實驗，你認為他們這種做法有何不妥：實驗次數(shù)較少應多次實驗求平均值；
（5）實驗結(jié)束后，老師告訴同學們，電壓表雖然電阻較大，但還是有少量電流通過電壓表，老師認為有電流通過的理由是電流表外接法和電流表內(nèi)接法中，兩次電流表的示數(shù)不同，因此計算出的電阻的大小會跟真實值相比將偏小．（選填“偏大”、“偏小”或“相等”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源的電壓確定電壓表的量程且與R_x并聯(lián)，滑動變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中；
（2）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應置于最大阻值處；
（3）電壓表和電流表均無示數(shù)，電路是斷路：
當導線連接兩點時，不能改變電壓表和電流表示數(shù)時，斷路不在導線連接的兩點之間．
當導線連接兩點時，改變電壓表和電流表示數(shù)時，斷路在導線連接的兩點之間．
（4）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出電流表的示數(shù)，一次測量存在較大的誤差，為了使測量值更接近于真實值，應進行多次測量求平均值；
（5）根據(jù)電壓表與電流表所測量的量，分析電壓與電流的測量值與真實值間的關(guān)系，然后判斷電阻的測量值與真實值間的關(guān)系．

解答 解：（1）因為電源電壓為3V，則電壓表選0～3V的量程，且與R_x并聯(lián)；滑動變阻器的任意上方接線柱與電流表的負接線柱相連，如下圖所示：

（2）閉合開關(guān)前，保護電路的滑動變阻器的滑片位于最大阻值處的最左端；
（3）電壓表和電流表無示數(shù)，電路是斷路．
導線連接在a、d之間，改變電壓表和電流表的示數(shù)，斷路在a、d之間．
導線連接在c、d之間，改變電壓表和電流表的示數(shù)，斷路在c、d之間．
導線連接在a、b之間，a、c之間都不能改變電壓表和電流表示數(shù)，斷路不在a、b和a、c之間．
所以斷路在c、d之間，即cd導線接觸不良；
（4）電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以電流表的示數(shù)為0.3A；
因為任何實驗儀器都不是絕對的精密，測量的數(shù)據(jù)會存在誤差，我們常用的減小誤差的方法是多測幾組數(shù)據(jù)取平均值．
（5）伏安法測電阻有兩種接法，如圖：

在電流表外接法和電流表內(nèi)接法中，兩次電流表的示數(shù)不同，可知電壓表雖然電阻較大，只要U不為零，就有少量電流通過電壓表；
因為電壓表測量定值電阻的實際電壓，
在電流表外接法中，電流表測量定值電阻和電壓表的總電流，通過電阻的電流小于電流表的示數(shù)，電流的測量值大于電阻的實際電流值，
根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，其中的U和I都是測量值，得到的電阻偏小．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）最左；
（3）cd導線接觸不良；
（4）0.3；實驗次數(shù)較少應多次實驗求平均值；
（5）電流表外接法和電流表內(nèi)接法中，兩次電流表的示數(shù)不同；偏小．

點評 本題考查了電壓表和滑動變阻器的連接、電路故障的判斷、實驗的評估和誤差分析等問題，涉及到的知識很多，綜合性很強，有一定的難度．