Question

5．在做“伏安法測(cè)量定值電阻”的實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路，請(qǐng)你完成下列問(wèn)題．

（1）該實(shí)驗(yàn)的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）連接電路時(shí)，應(yīng)將開關(guān)斷開；閉合開關(guān)前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到最右 端（填“左”或“右”）．
（3）連接完電路后，閉合開關(guān)，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑片，電流表指針均無(wú)偏轉(zhuǎn)，電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，這可能是由于定值電阻R斷路造成的．
（4）調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，測(cè)量的幾組數(shù)據(jù)描成如圖乙所示的圖象，則該電阻的阻值R=3Ω．
（5）完成上述實(shí)驗(yàn)后，小明還想測(cè)量一段電爐絲的電阻Rx，可是在連接電路時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表和滑動(dòng)變阻器都已損壞．于是小明就利用剛才已測(cè)得的定值電阻R，重新設(shè)計(jì)并連接了如圖丙所示的電路．電源電壓未知且恒定不變．請(qǐng)把下列實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①只閉合開關(guān)S₁，讀出電壓表的示數(shù)為U₁．
②再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂．
③電阻表達(dá)式：R_x=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．．

Answer 1

分析 （1）伏安法測(cè)電阻，就是利用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓，電流表測(cè)出通過(guò)的電流，利用R=$\frac{U}{I}$求出電阻的阻值．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片處于最大阻值處．
（3）電壓表有示數(shù)說(shuō)明兩接線柱與電壓相連的部分是通路，電流表無(wú)示數(shù)說(shuō)明斷路，即電壓表并聯(lián)的部分?jǐn)嗦罚?br />（4）由圖象找出一組對(duì)應(yīng)的電壓與電流值，根據(jù)歐姆定律求出電阻阻值．
（5）沒(méi)有電流表，找出R_X的電流是關(guān)鍵．
根據(jù)串聯(lián)電路電流相等，得到R的電流即R_X的電流．
閉合S₁測(cè)R_X電壓，再閉合S₂測(cè)電源電壓，根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)，得出R電壓，根據(jù)歐姆定律，計(jì)算R的電流．

解答 解：
（1）“伏安法測(cè)量定值電阻”的實(shí)驗(yàn)原理：R=$\frac{U}{I}$．
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)；
滑動(dòng)變阻器接左半段，滑片處于右端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻最大，電路電流最小，對(duì)電路起保護(hù)作用．
（3）電流表無(wú)示數(shù)，說(shuō)明電路斷路，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，則電壓表串聯(lián)在電路中，這可能是由于定值電阻R斷路造成的．
（4）由圖象可知，當(dāng)U=1.8V時(shí)，I=0.6A，則該電阻的阻值：
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.6A}$=3Ω．
（5）圖丙中，只閉合S₁，R與R_X串聯(lián)，電壓表測(cè)R_X的電壓U₁；
再閉合開關(guān)S₂，電路為R_X的簡(jiǎn)單電路，讀出電壓表的示數(shù)為U₂，即電源電壓．
當(dāng)R與R_X串聯(lián)時(shí)，電流相等，所以I_X=I_R，即：$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{R}$，
所以，R_X=$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．
故答案為：
（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）斷開；右；（3）定值電阻R；（4）3；（5）讀出電壓表的示數(shù)為U₁；再閉合開關(guān)S₂，讀出電壓表的示數(shù)為U₂；$\frac{{U}_{1}R}{{U}_{2}-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，涉及到了實(shí)驗(yàn)的原理、連接電路的注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，是一道基礎(chǔ)題；應(yīng)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，是物理實(shí)驗(yàn)處理數(shù)據(jù)的常用方法，應(yīng)注意掌握．