Question

為了測(cè)量阻值約為5Ω的定值電阻R_x的阻值，許華用如圖1所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）電路已有部分連接，請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線把缺少的兩根導(dǎo)線補(bǔ)畫出來．
（2）電路連接正確后，在閉合開關(guān)之前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)移到

 

（選填“左”或“右”）端，這樣做的目的是為了防止電流過大，保護(hù)電路；
（3）許華同學(xué)合上開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片到某位置時(shí)，觀察到兩個(gè)電表的示數(shù)如圖2，電壓表示數(shù)為

 

V，可計(jì)算出電阻值為

 

Ω．許華僅把這一次實(shí)驗(yàn)測(cè)量所得的阻值作為最后的結(jié)果，小明認(rèn)為不合適，理由是

 

．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明還設(shè)計(jì)了另一種不同的方案測(cè)該電阻的阻值（電路如圖3所示，仍用兩節(jié)干電池作電源，電流表仍有0-0.6A和0-3A兩個(gè)量程），設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
①按照電路圖正確連接電路；
②閉合開關(guān)S₁，讀出電流表示數(shù)I₁；
③閉合開關(guān)S₁和S₂，讀出電流表示數(shù)I₂．
則末知電阻R_x的數(shù)學(xué)表達(dá)式是

 

（圖中R₀為已知電阻）．可供選擇的定值電阻R₀有：R₀₁=0.1Ω，R₀₂=10Ω，R₀₃=1000Ω，則你認(rèn)為應(yīng)選用

 

，理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）在連接電路時(shí)，電流表、電阻以及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)；注意滑動(dòng)變阻器要接一上一下，電流表和電壓表的量程根據(jù)圖2確定；
（2）在連接電路過程中，滑片應(yīng)移至最大阻值處．滑動(dòng)變阻器的阻值是由滑片與下面一個(gè)接線柱的距離決定的．
（3）在進(jìn)行電流表、電壓表的讀數(shù)時(shí)，要確定量程和分度值，讀數(shù)后根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用即可求出被測(cè)電阻的阻值；
在實(shí)驗(yàn)中，為減小誤差應(yīng)多測(cè)幾次求平均值．
（4）根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)和并聯(lián)電路電壓、電流的特點(diǎn)求出并聯(lián)電路兩端電壓和通過被測(cè)電阻的電流，再根據(jù)歐姆定律的變形公式求出被測(cè)電阻的表達(dá)式；
實(shí)驗(yàn)時(shí)要保證電路及器材安全，電路電流不能大于電流表量程，同時(shí)電路電流不能太小，如果電路電流太小，電流表讀數(shù)誤差太大，甚至無法讀數(shù)．

解答：解：（1）由圖2可知，電流表選擇0～0.6A的量程，電壓表選擇0～3V；然后將電流表、電阻以及滑動(dòng)變阻器串聯(lián)連接，電壓表與電阻并聯(lián)；如下圖所示：

（2）在閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移至最大阻值處．由圖知，滑動(dòng)變阻器下面一個(gè)接線柱接的左邊的A，所以滑片應(yīng)移至右端．
（3）由圖2知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，所以示數(shù)為0.28A；
電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，所以示數(shù)為1.4V；
電阻的阻值：R=

U

I

=

1.4V

0.28A

=5Ω；
測(cè)量數(shù)據(jù)只有一組，太具有偶然性，并且誤差很大；為了使結(jié)果更加準(zhǔn)確，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，再多測(cè)幾次求平均值．
（4）∵I=

U

R

∴并聯(lián)電路兩端電壓：U=I₁R₀
通過被測(cè)電阻的電流：I=I₂-I₁
被測(cè)電阻的阻值：R_x=

U

I

=

I1

I2-I1

R₀；
如果選R₀₁（0.1Ω），由于它的阻值太小，閉合S₁開關(guān)，無論開關(guān)S₂是閉合還是斷開，整個(gè)電路電阻都很小，電路電流都會(huì)很大，會(huì)燒壞電流表；
如果選R₀₃，閉合開關(guān)S₁、斷開開關(guān)S₂時(shí)，電路中電阻很大，電路電流很小，電流表無法讀數(shù)，因此需要選擇定值電阻R₀₂．
故答案為：（2）右；1.4V；5；只測(cè)量了一次，誤差較大；（4）

I1

I2-I1

R₀；選R₀₁電流太大，會(huì)超過電流表的量程；②選R₀₃電流太小，電流表無法讀數(shù)．

點(diǎn)評(píng)：此題是“用電壓表和電流表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)，主要考查了有關(guān)實(shí)物電路的連接，特別是電壓表和滑動(dòng)變阻器的接法．同時(shí)考查了電壓表、電流表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算和減小誤差的方法．多次測(cè)量求平均值是一種常見的減小誤差的方法；關(guān)鍵是根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律進(jìn)行分析．