Question

在測(cè)量阻值約為5Ω的定值電阻R_x的實(shí)驗(yàn)中，小明和小亮用圖甲所示的器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

（1）用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線完成實(shí)物電路連接，要求滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)連入電路的電阻變�。�
（2）小明把最后一根導(dǎo)線連接完畢后，看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，他在實(shí)驗(yàn)操作中的兩處錯(cuò)誤是

 

和

 

．
（3）改正錯(cuò)誤后，小明改變R_x兩端的電壓和電流．兩次測(cè)得的電阻值分別為R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω．第三次測(cè)量時(shí)．電流表的示數(shù)為0.5A，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則R₃=

 

Ω，實(shí)驗(yàn)測(cè)得值應(yīng)為R_x=

 

Ω．
（4）在某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表出現(xiàn)了故障不能使用，小亮用原有的電流表、滑動(dòng)變阻器，增添一個(gè)定值電阻R₀和一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)．設(shè)計(jì)了如圖丙所示的電路．測(cè)量時(shí)．閉合S₁，將S₂撥到1．電流表的示數(shù)為I₁；將S₂撥到2，電流表的示數(shù)為I₂，小亮說(shuō)待測(cè)電阻R_x=

I1

I2?R0

．小明認(rèn)真分析電路后發(fā)現(xiàn)小亮的設(shè)計(jì)不合理，原因是

 

．

Answer 1

分析：（1）電流表與電阻R串聯(lián)，電壓表選0～3V，并聯(lián)在電阻R兩端．變阻器滑片向右滑動(dòng)電阻變小，所以變阻器應(yīng)接右下的接線柱．
（2）正確的情況應(yīng)該是閉合開(kāi)關(guān)后，電流表和電壓表才會(huì)有示數(shù)．
題中把最后一根導(dǎo)線連好后兩表就有示數(shù)，說(shuō)明他在連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)始終是閉合的狀態(tài)．
示數(shù)較大的原因是電流、電壓較大，造成電流、電壓較大的原因是變阻器連入的阻值太小．
（3）先看量程、再看分度值、最后看指針位置．讀出電壓表示數(shù)，用電壓除以電流算出電阻．最后算出三個(gè)電阻的平均值．
（4）在缺少電壓表的情況下，用電流表和一個(gè)已知阻值R₀的電阻也可以測(cè)出未知電阻R_X的阻值．
方法是：將兩電阻并聯(lián)，用電流表分別測(cè)出兩個(gè)電阻的電流，記為I₁、I₂．由于并聯(lián)電壓相等，所以I₁R₀=I₂R_X．I₁、I₂、R₀都已知，這樣就可以求出R_X的阻值．
這個(gè)方法必須保證兩個(gè)電阻兩端的電壓相等．小亮設(shè)計(jì)不合理的原因就是當(dāng)S₂撥到2以后，電流由I₁變?yōu)榱薎₂，變阻器的滑片沒(méi)有滑動(dòng)，它此時(shí)是一個(gè)定值電阻，所以變阻器第一次和第二次兩端的電壓發(fā)生了變化，故R₀和R_X兩端的電壓不相等．

解答：解：（1）按照電流的方向連接：電流從正極經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)以后，接下來(lái)從電流表的正接線柱進(jìn)，從負(fù)接線柱出，應(yīng)將電流表的負(fù)接線柱與電阻的右接線柱相連，然后將電阻的左接線柱與滑動(dòng)變阻器的右下接線柱相連，最后將電壓表并聯(lián)在電阻兩端．注意電壓表應(yīng)選用標(biāo)有3V的接線柱．答案如圖甲：
（2）把最后一根導(dǎo)線連接好，兩表就有示數(shù)，原因是連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；
示數(shù)較大的原因是電阻太小，即沒(méi)有把滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大的位置．
故答案為：連接電路時(shí)開(kāi)關(guān)沒(méi)有斷開(kāi)；沒(méi)有把滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大的位置．
（3）電壓表所選量程是0～3V，分度值是0.1v，示數(shù)是2.6V，
電阻R₃=

U3

I3

=

2.6V

0.5A

=5.2Ω，
電阻的平均值：R=

R1+ R2+R3

3

=5.2Ω．
故答案為：5.2；5.2．
（4）設(shè)變阻器的阻值是R′．
將S₂撥到l．電流表的示數(shù)為I₁，此時(shí)變阻器兩端的電壓是I₁R′；
將S₂撥到2，電流表的示數(shù)為I₂，此時(shí)變阻器兩端的電壓是I₂R′，
由于I₁R′≠I(mǎi)₂R′，所以R₀和R_X兩端的電壓不想等，也就無(wú)法得出電流與電阻成反比的關(guān)系．
故答案為：由于滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中S₂由1撥到2時(shí)，電阻兩端的電壓發(fā)生變化．

點(diǎn)評(píng)：本題考查的內(nèi)容較多：電流表的連接、電壓表的連接、變阻器的原理、電壓表的讀數(shù)、歐姆定律、測(cè)電阻的特殊方法．綜合性較強(qiáng)，學(xué)生要多做這一類(lèi)題．