Question

9．小明做“用電流表、電壓表測電阻”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材如圖1中所示，請完成下列要求．

①小明連接的電路如圖1所示，圖中尚有一根導(dǎo)線未連接，請用筆線代替導(dǎo)線在圖中按規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作要求連線．
②小明正確連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合電鍵，移動滑動變阻器滑片過程中，發(fā)現(xiàn)電流表始終無示數(shù)，電壓表示數(shù)始終為6伏，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是R_x斷路．
③小明排除故障后按正確的步驟繼續(xù)實(shí)驗(yàn)．閉合電鍵，觀察到電壓表、電流表示數(shù)如圖2所示．將滑片移到中點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.58安，在移動滑片過程中，觀察到電流表示數(shù)的最大值為1.2安．
請將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表填寫完整．（計(jì)算電阻時(shí)，精確到0.1歐）

物理量 實(shí)驗(yàn)序號	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx 平均值（歐）
1
2
3

Answer 1

分析 （1）把滑動變阻器串聯(lián)接入電路，注意滑動變阻器按一上一下原則接線；
（2）開關(guān)閉合時(shí)，發(fā)現(xiàn)電流表始終無示數(shù)，說明電路開路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，據(jù)此判斷故障的位置；
（3）根據(jù)電源電壓和電流表的最大值確定電壓表和電流表的量程，然后根據(jù)儀表的分度值和指針的位置讀出電壓表和電流表的示數(shù)；再根據(jù)串聯(lián)電路電壓、電流的規(guī)律以及歐姆定律的應(yīng)用求出滑動變阻器的最大阻值；
根據(jù)滑片在中點(diǎn)時(shí)滑動變阻器接入電路的阻值以及歐姆定律的應(yīng)用求出滑動變阻器兩端電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出電壓表的示數(shù)；
根據(jù)電源電壓可知電流表示數(shù)最大時(shí)電壓表的示數(shù)；
最后根據(jù)歐姆定律的變形公式分別求出被測電阻的阻值，再求三次的平均值即可．

解答 解：①將滑動變阻器的B接線柱與定值電阻的右接線柱相連；如下圖所示：

②開關(guān)閉合時(shí)，電流表始終無示數(shù)，說明電路開路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負(fù)接線柱與電源兩極相連，因此電路故障為R_x斷路；
③因?yàn)殡娫措妷簽?V，因此根據(jù)電壓表指針的位置可知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2V；
因?yàn)殡娏鞅淼淖畲笫緮?shù)為1.2A，根據(jù)電流表指針的位置可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.4A；
根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律和歐姆定律可知，滑動變阻器的最大阻值：R=$\frac{6V-2V}{0.4A}$=10Ω；
已知滑片移到中點(diǎn)時(shí)，電流表示數(shù)為0.58A，則由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動變阻器兩端電壓：U′=I′×$\frac{1}{2}$R=0.58A×$\frac{1}{2}$×10Ω=2.9V；
因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以滑片在中點(diǎn)時(shí)，電壓表的示數(shù)：6V-2.9V=3.1V；
當(dāng)滑動變阻器接入電路阻值為零時(shí)，電流表示數(shù)最大，即1.2A，電壓表示數(shù)等于電源電壓6V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.1V}{0.58A}$≈5.3Ω；
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{6V}{1.2A}$=5Ω；
R_x=$\frac{1}{3}$（R₁+R₂+R₃）=$\frac{1}{3}$（5Ω+5.3Ω+5Ω）=5.1Ω；如下表所示：

實(shí)驗(yàn)序號\物理量	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx 平均值（歐）
1	2	0.4	5	5.1
2	3.1	0.58	5.3
3	6	1.2	5

故答案為：②R_x斷路；③見上表．

點(diǎn)評 此題考查了實(shí)物圖的連接、滑動變阻器的使用、電路故障的分析以及表格數(shù)據(jù)處理，是一道綜合題；關(guān)鍵要明白滑片在不同的位置時(shí)，對電路中電流的影響，是解答此題的關(guān)鍵．