Question

實(shí)驗(yàn)室備有下列器材：待測(cè)定值電阻Rx，阻值在7～9Ω之間；滑動(dòng)變阻器兩個(gè)，規(guī)格分別為（0～500Ω和0～10Ω）；定值電阻R₀，阻值10Ω；電流表A；電源電壓U恒為4V；單刀雙擲開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干．為了較精確地測(cè)出待測(cè)電阻Rx的電阻，小聰設(shè)計(jì)了如圖a所示的電路．

（1）請(qǐng)根據(jù)電路圖將圖b中的實(shí)驗(yàn)電路連接完整（導(dǎo)線不允許交叉）．
（2）為較好地完成實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)的電路中，電流表的量程應(yīng)選

 

A，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選

 

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（3）小聰設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)操作主要步驟是：
①．將開(kāi)關(guān)擲向a，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片至某一位置，使A表的指針指到表盤(pán)上某一適當(dāng)位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₁）
②．將開(kāi)關(guān)擲向b，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片至另一位置，使A表的指針指到表盤(pán)上另一適當(dāng)位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₂）
同組小明認(rèn)為小聰設(shè)計(jì)的步驟②中有不妥當(dāng)之處，請(qǐng)你幫小聰寫(xiě)出正確的步驟

 

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Answer 1

分析：（1）根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖，將開(kāi)關(guān)的中間觸電與電流表的負(fù)接線柱相連，使R₀與開(kāi)關(guān)的右觸電相連即可；
（2）根據(jù)電源電壓和最小電阻求電路最大電流，確定電流表的量程．
滑動(dòng)變阻器在電路中起保護(hù)電路和分擔(dān)電壓的作用，滑動(dòng)變阻器電阻太大，分擔(dān)電壓太大，被測(cè)電阻分擔(dān)電壓太小，電流小，無(wú)法用電流表測(cè)電流，故滑動(dòng)變阻器電阻和被測(cè)電阻阻值不要相差太大．
（2）將開(kāi)關(guān)擲向a時(shí)，測(cè)出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個(gè)未知量，無(wú)法求出R_X．
將開(kāi)關(guān)擲向b時(shí)，測(cè)出電路電流I₂，U=I₂（R+R₀），其中的R可以用電源電壓U、I₂、R₀來(lái)表示，所以R=

U

I2

-R₀．
故采用滑片的位置不動(dòng)，電源電壓一定，S擲向a和S擲向b，找電源電壓相同列等式求解．
則等式為：I₁（R_X+R）=I₂（R₀+R），求出R_X．

解答：解：（1）將開(kāi)關(guān)的中間觸電與電流表的負(fù)接線柱相連，使R₀與開(kāi)關(guān)的右觸電相連，如下圖所示：

（2）被測(cè)電阻阻值約為7Ω～9Ω，電源電壓為4V．
電路最大電流為：I=

U

R

=

4V

7Ω

=0.57A＜0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程．
滑動(dòng)變阻器在電路中分擔(dān)電壓，如果滑動(dòng)變阻器的阻值比被測(cè)電阻大很多，分擔(dān)電壓很大，被測(cè)電阻分擔(dān)電壓很小，被測(cè)電阻的電流很小，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量電流，故選0～10Ω的滑動(dòng)變阻器．
（3）S擲向b時(shí)，測(cè)出電路電流I₂，U=I₂（R+R₀），所以R=

U

I2

-R₀．
S擲向a時(shí)，測(cè)出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個(gè)未知量，無(wú)法表示出R_X．
要測(cè)出R_X，當(dāng)S擲向b時(shí)，保持滑動(dòng)變阻器的滑片不變．
故正確步驟為：將開(kāi)關(guān)擲向b，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，使電流表的指針指到表盤(pán)上另一適當(dāng)位置，讀出電路穩(wěn)定后電流表的示數(shù)（記為I₂）．
故答案為：（2）0～0.6；0～10Ω；（3）將開(kāi)關(guān)擲向b，保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，使電流表的指針指到表盤(pán)上另一適當(dāng)位置，讀出電路穩(wěn)定后電流表的示數(shù)（記為I₂）．

點(diǎn)評(píng)：伏安法測(cè)電阻是初中物理最常用的測(cè)電阻的方法，實(shí)驗(yàn)中電壓表、電流表及滑動(dòng)變阻器的連接非常關(guān)鍵．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算中，采用開(kāi)關(guān)閉合與斷開(kāi)、滑片移動(dòng)等改變電路連接，找前后兩個(gè)過(guò)程電源電壓相等是很常用的類(lèi)型，一定要掌握．