Question

20．小明和小紅在探究“電壓一定時，電流跟電阻的關系”的實驗時，設計的電路圖如圖甲所示．

（1）請根據(jù)電路圖用筆畫線代替導線將實物電路（圖乙）連接完整（導線不許交叉）．
（2）排除電路故障進行實驗，多次改變R的阻值，調(diào)節(jié)變阻器滑片，使電壓表示數(shù)保持不變，實驗數(shù)據(jù)記錄如表，其中第5次實驗電流表示數(shù)如圖丙所示，其讀數(shù)為0.12A．

實驗次數(shù)	1	2	3	4	5
電阻R/Ω	5	10	15	20	25
電流V/A	0.6	0.3	0.2	0.15

（3）分析表中數(shù)據(jù)，可以初步得到結論為電壓一定時，電流跟電阻成反比．
拓展：實驗結束后，老師提出只給一個電流表、一個已知阻值R₀、待測電阻R_x、開關（兩個）、電源和導線若干，要求他們通過探究測出電阻R_x的值．
（1）請設計一個能測出電阻R_x阻值的電路圖，畫在圖丁的虛線框內(nèi)．
（2）實驗步驟：①閉合開關S₁，斷開開關S₂，讀出電流表示數(shù)為I₁；②閉合開關S₁和S₂，讀出電流表示數(shù)為I₂．
 （3）表達式R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．（用已知量和測量量表示）

Answer 1

分析 （1）據(jù)題目中的數(shù)據(jù)可知，電流表選擇小量程即可，即將電流表、開關串聯(lián)接入電路即可；
（2）根據(jù)電流表選用的量程和其分度值，讀出電流表示數(shù)；
（3）電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比．
拓展：要測量被測電阻的阻值，可利用串聯(lián)電路電流處處相等的結論，讓R_X和R₀串聯(lián)，用開關控制電路的連接情況，電流表測量電路電流，根據(jù)電流表示數(shù)以及歐姆定律表示出電源電壓，化簡可求出被測電阻的阻值．

解答 解：（1）此時電流表和開關串聯(lián)接入電路，且電流表選擇小量程，如下圖所示：

（2）圖丙中電流表用的是0.6A量程，分度值為0.02A，故其示數(shù)為0.12A；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得出的結論是：電壓一定時，導體中的電流與其電阻成反比．
拓展：（1）R₀、R_x、電流表以及開關S串聯(lián)連接，開關S′與被測電阻并聯(lián)，如下圖所示：

（2）實驗步驟：①閉合開關S₁，斷開開關S₂，讀出電流表示數(shù)為I₁；
②閉合開關S₁和S₂，讀出電流表示數(shù)為I₂．
即I₂R₀=I₁（ R₀+R_x）
（3）故R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．
故答案為：（1）見上圖；（2）0.12；（3）電壓一定時，電流跟電阻成反比；
拓展（1）如上圖．（2）實驗步驟：
①閉合開關S₁，斷開開關S₂，讀出電流表示數(shù)為I₁；
②閉合開關S₁和S₂，讀出電流表示數(shù)為I₂．   
（3）R_x=（$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$-1）R₀．

點評 本題是一道實驗題和實驗設計題的有機組合，有一定的難度，知道測電路電阻的原理：歐姆定律，熟練應用串聯(lián)電路的特點、歐姆定律即可解題．