Question

5．上實驗課時，程東同學用“伏安法”測量某電阻R的阻值，并用被測電阻、滑動變阻器、電壓表、電流表、三節(jié)干電池、開關和導線若干等器材做如下實驗：

（1）請根據(jù)圖甲所示電路圖，用筆畫線代替導線把圖乙的電路連接完整．
（2）在連接電路的各元件時，開關應處于斷開狀態(tài)；閉合開關前，應將滑動變阻器的滑片P置于B處．
（3）電路連接完整后，閉合開關S，并移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均沒有發(fā)生偏轉，發(fā)生此現(xiàn)象的原因是除定值電阻以外的某一部分出現(xiàn)了斷路．
（4）排除故障后，若某次測量的電壓和電流大小如圖丙所示：電壓表的示數(shù)是2.6V，電流表的示數(shù)是0.26A，則本次所測電阻的阻值是10Ω．
（5）由于本實驗所用的滑動變阻器上的銘牌字跡已模糊不清（可能是0～20Ω或0～30Ω），請你利用本實驗中的器材，包括已經(jīng)通過多次測量取平均值得到阻值為R的電阻，在不使用電壓表的前提下，設計一個實驗，測出滑動變阻器的最大阻值R′_ma．（可畫電路圖幫助說明）
①寫出實驗步驟（用相應的符號代替物理量）：如圖1所示：將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂．
②滑動變阻器最大阻值的表達式：R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

Answer 1

分析 （1）連接電路，先弄清電路圖各元件的連接方式，滑動變阻器、電壓表、電流表的量程連接正確且符合要求．
可采用“電流流向法”，從電源的正極出發(fā)，按照電流的流向，先串主電路，兩將電壓表并在待測電阻的兩端，連線不準交叉．
（2）為了保護電路，在連接電路時應使開關斷開，使滑動變阻器處于最大阻值狀態(tài)．
（3）電路連接完整后，閉合開關S，并移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均沒有發(fā)生偏轉，即說明此時電路是開路的，且電壓表不能測出電壓．
（4）首先確定電表使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數(shù)，最后用最小刻度值乘以格數(shù)即為電表的示數(shù)，再利用公式R=$\frac{U}{I}$計算求電阻．
（5）利用定值電阻的阻值，結合歐姆定律進行分析判斷即可．

解答 解：
（1）采用“電流流向法”，電流從電源正極出發(fā)，依次將開關S、電流表、待測電阻、滑動變阻器串聯(lián)起來，再將電壓表并聯(lián)在待測電阻的兩端；
如下圖所示：

（2）閉合開關前，應使滑動變阻器的阻值處于最大狀態(tài)，由圖可知變阻器的滑片滑在B點時連入電路中的電阻絲阻值最大．
（3）電路連接完整后，閉合開關S，并移動滑動變阻器的滑片P，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均沒有發(fā)生偏轉，即說明此時電路是開路的，且電壓表不能測出電壓；故該現(xiàn)象可能是由于：除定值電阻以外的某一部分出現(xiàn)了斷路；
（4）電壓表使用的量程為0～3V，每一個大格代表1V，每一個小格代表0.1V，電壓表示數(shù)為U=2.6V，
電流表使用的量程為0～0.6A，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流表示數(shù)為I=0.26A，
R的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.6V}{0.26A}$=10Ω；
（5）解法一：
如圖1所示：①將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂．
②R′_max=$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．
解法二：如圖2所示①用電流表測出通過電阻R支路電流為I₁；將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處，再用電流表測出通過滑動變阻器R′支路電流為I₂；
②R′_max=$\frac{{I}_{1}R}{{I}_{2}}$．

故答案為：
（1）如上圖所示；（2）B；（3）除定值電阻以外的某一部分出現(xiàn)了斷路；（4）2.6；0.26；10；（5）如圖1所示：將滑片滑到最左端a，測得電流為I₁；將滑片滑到最右端b，測得電流為I₂；$\frac{（{I}_{1}-{I}_{2}）R}{{I}_{2}}$．

點評 ①由電路圖連接實物圖或者由實物圖畫電路圖，首要的問題是弄清各元件的連接方式、用到的量程、正負極等問題，從電源正極開始逐一分析．
②考查對連接電路時的注意事項的了解，以及對滑動變阻器作用的認識．
③分析電路錯誤或缺陷關鍵是：看清電路圖、熟悉電路連接的注意事項．
④掌握電流表和電壓表的讀數(shù)方法．