Question

4．在伏安法測電阻的實驗中，（已知電阻的阻值約為10Ω）

（1）某同學(xué)根據(jù)電路圖，將實驗器材連接成實驗線路圖，如圖甲所示發(fā)現(xiàn)電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)接近3V．調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表示數(shù)不變，則故障原因可能是電阻R斷路．
（2）排除故障后，他順利完成了實驗，其中電阻兩端電壓分別為2.8V時，測出通過電阻的電流如圖乙，則電阻的阻值是9.33Ω（計算結(jié)果保留兩位小數(shù)）．
（3）如果考慮到電壓表和電流表的電阻，則用該測量方案測出的結(jié)果必然存在誤差，那么用這種實驗方案測量出來的電阻值小于電阻的真實值（選填“大于”、“小于”或“等于”）已知電壓表的內(nèi)阻為800Ω，電流表的內(nèi)阻為0.5Ω，要求用此方案測出的電阻值與真實值間的差異不大于真實值的5%，則對待測電阻的阻值要求為待測電阻的真實值不小于10Ω．
（4）如果要測量標有“3.5V、1.4W”的小燈泡在正常發(fā)光時的電阻，除了把小燈泡換接在電阻R₁的位置上和加一節(jié)干電池外，還需要進行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)達到3.5V，讀出電流表的示數(shù)．

Answer 1

分析 （1）電壓表有示數(shù)說明兩接線柱與電源之間是通路，電流表無示數(shù)說明電路斷路，即電壓表并聯(lián)部分斷路；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，利用歐姆定律求出電阻的阻值；
（3）由電路圖可知電路為電流表外接法，根據(jù)并聯(lián)電路的分流特點可知電流表示數(shù)偏大，電壓表示數(shù)準確，根據(jù)歐姆定律求出測量值和真實值之間的關(guān)系；根據(jù)實驗誤差要求通過計算求出對待測電阻的要求；
（4）要測3.5V小燈泡在正常發(fā)光時的電阻，應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)達到3.5V，讀出電流表的示數(shù)．

解答 解：（1）電流表沒有示數(shù)，電壓表示數(shù)接近3V，調(diào)節(jié)滑動變阻器，電壓表和電流表示數(shù)不變，說明電壓表并聯(lián)部分斷路，可能是電阻R斷路；
（2）由圖乙可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.8V}{0.3A}$≈9.33Ω；
（3）由電路圖可知電路為電流表外接法，由并聯(lián)電路的分流特點可知電流表示數(shù)偏大，電壓表示數(shù)準確，
由R=$\frac{U}{I}$可知，用這種實驗方案測量出來的電阻值小于電阻的真實值；
測出的電阻值與真實值間的差異不大于真實值的5%，
則$\frac{{R}_{測}-R}{R}$≤5%，即$\frac{{R}_{A}}{R}$≤5%，
故R≥20R_A=20×0.5Ω=10Ω；
（4）要測3.5V小燈泡在正常發(fā)光時的電阻，除了把小燈泡換接在電阻R₁的位置上和加一節(jié)干電池外，
還應(yīng)調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)達到3.5V，讀出電流表的示數(shù)．
故答案為：
（1）電阻R斷路；
（2）9.33；
（3）小于；待測電阻的真實值不小于10Ω；
（4）調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)達到3.5V，讀出電流表的示數(shù)．

點評 本題考查了電路故障的判斷和歐姆定律的應(yīng)用以及誤差的分析、實驗的操作，要注意實驗系統(tǒng)誤差的分析電流表內(nèi)接法電阻測量值大于真實值、電流表外接法電阻測量值小于真實值．