Question

17．小明和學(xué)習(xí)小組利用電源（電壓未知）、滑動變阻器、電流表、電壓表、開關(guān)各一個(gè)，導(dǎo)線若干來測量電阻R_x的阻值．

（1）實(shí)驗(yàn)原理是：連接電路前開關(guān)應(yīng)該斷開（填“斷開”或“閉合”），將變阻器滑片移至阻值最大處；
（2）在圖甲中完成實(shí)驗(yàn)電路的連接．
（3）正確連接電路后，進(jìn)行第1次實(shí)驗(yàn)．當(dāng)滑動變阻器的滑片移至某一位置時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)如圖乙所示，此時(shí)R_x的阻值為5Ω．
（4）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明嘗試用另外一種辦法測出未知阻值的電阻R_x，他設(shè)計(jì)的電路圖（R₀的阻值已知）如圖丙所示．
實(shí)驗(yàn)步驟：
①按電路圖連接；
②S斷開時(shí)，讀出電流表示數(shù)I₁；
接下來的實(shí)驗(yàn)步驟是：③S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂．
通過以上三步，小明完成了實(shí)驗(yàn)，則R_x表達(dá)式為：R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}{-I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，開關(guān)處于斷開狀態(tài)；閉合開關(guān)前，需將滑動變阻器的滑片放在阻值最大處；
（2）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)；
（3）根據(jù)電壓表和電流表的量程、分度值以及指針的位置讀出電壓表和電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律的變形公式求出被測電阻的阻值；
（4）分別測出通過定值電阻R₀和未知電阻R_x的電流，利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出R_x的阻值．

解答 解：（1）連接電路前開關(guān)應(yīng)該 斷開”，將變阻器滑片移至阻值最大處處；
（2）電流表與電阻串聯(lián)，電壓表與電阻并聯(lián)，如下所示：

（3）電壓表選用小量程，分度值為0.1V，示數(shù)為2.5V，電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A，此時(shí)R_x的阻值為：
R=$\frac{U}{I}=\frac{2.5V}{0.5A}$=5Ω；
（4）①按電路圖連接；
②S斷開時(shí)，讀出電流表示數(shù)I₁；
③S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂，
S斷開時(shí)，電路為R₀的簡單電路，電流表測通過其的電流，根據(jù)歐姆定律，電源電壓：
U=I₁×R₀；
當(dāng)S閉合時(shí)，兩電阻并聯(lián)，電流表測干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路各支路電流互不影響，通過R₀的電流保持不變，根據(jù)電路電流的規(guī)律，通過待測電路的電流：
I_X=I₂-I₁，由歐姆定律，待測電阻：
R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}{-I}_{1}}$．
故答案為：（1）斷開；阻值最大；（2）如上所示；（3）5；（4）S閉合時(shí)，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}{-I}_{1}}$．

點(diǎn)評 本題考查伏安法測量電阻的原理、連接電路的注意事項(xiàng)、電壓表的連接、電壓表和電流表的讀數(shù)、電阻的計(jì)算以及測量電阻的特殊方法，我們要能夠根據(jù)學(xué)過的物理知識設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案．