Question

7．如圖所示，某實驗小組做“伏安法測量電阻”的實驗，所用的實驗器材有：電壓為6V的電源，待測電阻R_X，以及符合實驗要求的滑動變阻器、電流表、電壓表、導(dǎo)線和開關(guān)．

（1）該實驗的原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）實驗前在檢查儀器時，發(fā)現(xiàn)電流表指針如圖甲所示，那么，接下來的操作步驟應(yīng)該是將指針調(diào)零．
（3）小組同學(xué)在解決好上述問題后，連接了如圖乙所示的部分實物電路，請你用鉛筆畫線代替導(dǎo)線將實物電路連接完整（要求電壓表指針要過半，導(dǎo)線不能交叉）．
（4）正確連接電路閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片P，電壓表的示數(shù)都約為6V，電流表的示數(shù)幾乎為0，則電路的故障可能是待測電阻R_x斷路．
（5）排除故障后進行實驗，當電流表的示數(shù)為0.25A時，電壓表的示數(shù)如圖丙所示，則該待測電阻Rx的阻值為10Ω．
（6）小明測完電阻R_X后，又增加了四個定值電阻（5Ω，15Ω，20Ω，25Ω），用原電路來探究電流跟電阻的關(guān)系，得到如圖丁所示的電流I隨電阻R變化的圖象，若滑動變阻的規(guī)格有：R₁（20Ω 0.5A）、R₂（50Ω 0.5A），則小明選用的滑動變阻器是R₂（選填“R₁”或“R₂”）．

Answer 1

分析 （1）伏安法測電阻是一種間接測量法，用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出電阻的電流，然后根據(jù)歐姆定律的變形公式計算電阻；
（2）電表使用前要觀察指針是否在零刻度線，如果指針不指零，需進行調(diào)零；
（3）電壓表與電阻并聯(lián)，電流表與電阻串聯(lián)，根據(jù)要求選擇合適的量程；滑動變阻器與電阻串聯(lián)，且要按“一上一下”的方式接入電路；
（4）電流表無示數(shù)，說明電路故障為斷路；電壓表有示數(shù)，說明電壓表的正負接線柱與電源兩極相連，據(jù)此分析；
（5）根據(jù)圖丙指針的位置，確定量程和分度值，讀出示數(shù)；根據(jù)歐姆定律的變形公式求出待測電阻Rx的阻值；
（6）探究電流跟電阻的關(guān)系，需保持電阻兩端的電壓不變，根據(jù)串聯(lián)分壓的知識，當電阻R的阻值最大時，所需滑動變阻器的阻值最大，從而可根據(jù)此值判斷出所需滑動變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）伏安法測電阻是一種間接測量法，用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出電阻的電流，
由歐姆定律的變形公式求出電阻的大小，故伏安法測電阻的原理是：R=$\frac{U}{I}$．
（2）由圖甲知，在沒有接入電路時，電路表的指針未指零，所以應(yīng)該進行調(diào)零．
（3）將電壓表與電阻并聯(lián)，要求電壓表指針要過半，而電源電壓6V小于電壓表最大量程15V的一半，因此電壓表應(yīng)選0～3V量程；
電流表與電阻串聯(lián)，滑動變阻器已接了上面一個接線柱，應(yīng)再接下面一個接線柱，如圖所示：

（4）電流表的示數(shù)幾乎為0，說明電路存在斷路，電壓表的示數(shù)都約為6V，接近電源電壓，則與電壓表并聯(lián)的待測電阻R_x斷路．
（5）由圖丙可知，電壓表的選擇量程應(yīng)該為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為2.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，該待測電阻R_x的阻值：
則R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω．
（6）由圖丁的某一組數(shù)據(jù)可知，當電阻值為25Ω時，電路中的電流為0.1A，
此時滑動變阻器接入電路的電阻最大，
由I=$\frac{U}{R}$得，電阻兩端的電壓：
U_x=IR=0.1A×25Ω=2.5V；
則滑動變阻器兩端的電壓：
U_滑=U-U_x=6V-2.5V=3.5V，
由I=$\frac{U}{R}$得，滑動變阻器的阻值：
R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{3.5V}{0.1A}$=35Ω＞20Ω，所以應(yīng)該選擇R₂．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；（2）調(diào)零；（3）見上圖；（4）R_x；（5）10；（6）R₂．

點評 本題是伏安法測電阻的實驗，考查了測量的原理，實物圖的連接、電表的讀數(shù)及電阻的計算，同時考查了電路故障的分析及歐姆定律在串聯(lián)電路中的應(yīng)用，考查全面，難度適中．