Question

19．圖甲是用伏安法測(cè)未知電阻R的實(shí)驗(yàn)圖．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中實(shí)物電路連接完整．
（2））閉合開(kāi)關(guān)，將滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為I=0.3A，則未知電阻R=8Ω．
（3）若實(shí)驗(yàn)中只提供一個(gè)電源（電源電壓未知）、一個(gè)電壓表和一個(gè)定值電阻R₀（已知阻值），小明設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路，同樣可以測(cè)量未知電阻R_x．他的實(shí)驗(yàn)過(guò)程是：閉合開(kāi)關(guān)S后，接下來(lái)的操作是①斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
③R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．（寫出操作過(guò)程和測(cè)量的物理量，并用相應(yīng)物理量寫出R_x的表達(dá)式）．

Answer 1

分析 （1）變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中，且要一上一下接線柱進(jìn)行連接；
（2）明確電流表的量程和分度值，讀出示數(shù)，再利用歐姆定律的變形公式計(jì)算電阻的大��；
（3）由電路圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合、S₁斷開(kāi)時(shí)，R₀、R_x串聯(lián)，電壓表測(cè)R_x兩端的電壓；當(dāng)開(kāi)關(guān)S、S₁均閉合時(shí)電路為R_x的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)和定值電阻的阻值求出R_x的阻值，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟得出結(jié)果．

解答 解：（1）將滑動(dòng)變阻器按“一上一下”原則接入電路中，如下圖所示：

（2））閉合開(kāi)關(guān)，將滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，其讀數(shù)為I=0.3A，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$可得，未知電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.3A}$=8Ω．
（3）閉合開(kāi)關(guān)S后，接下來(lái)的操作是：
①斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，在步驟①中，R₀兩端的電壓：U₀=U-U_x=U-U₁，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{X}}{{R}_{X}}$，即$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{X}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．
故答案為：（1）如上圖所示；
（2）0.3；8；
（3）①斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
②再閉合開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
③R_x=$\frac{{U}_{1}}{U-{U}_{1}}$×R₀．

點(diǎn)評(píng) 本題用伏安法測(cè)未知電阻R，考查了實(shí)物圖的連接和電流表的讀數(shù)、電阻大小的計(jì)算及在沒(méi)有電流表情況下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)電阻的能力．