Question

3．（1）在做“伏安法測電阻”的實驗中（電源電壓不變），小蕓將實驗器材連接成實驗電路，如圖甲所示，但粗心的小蕓有一根導線連接錯誤，請你幫小蕓在接錯的那根導線上打“×”，然后另畫一根導線使電路連接正確．
（2）電路改接正確后，合上開關，調(diào)節(jié)變阻器的滑片到某位置時，電壓表和電流表的示數(shù)如圖乙所示，則此次實驗測得的定值電阻的阻值R_x是6Ω，接下來小蕓調(diào)整變阻器滑片繼續(xù)測量，這樣做的目的是多次測量求平均值，減小實驗誤差．
（3）本小組完成實驗后，討論該電路不增加實驗器材還能完成哪些實驗，在列出的三個實驗中，你認為正確的是B實驗（填選項字母）
A．探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關系
B．探究電流與電壓的關系　
C．探究電流與電阻關系
（4）實驗后小蕓的同桌小龍找了一個阻值已知的定值電阻R₀，設計了如圖丙所示的測量電路，同樣可以測量未知電阻R_x，請在橫線內(nèi)把實驗步驟補充完整：
①閉合開關S、S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
②閉合開關S，斷開開關S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓U₁；
③請用測量值U和U₁，已知量R₀來表達R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）如果將圖甲中的定值電阻更換為額定電壓為2.5V小燈泡，則該實驗也可測量小燈泡的電功率，測量時根據(jù)實驗數(shù)據(jù)所畫圖象如圖丁所示，則該小燈泡的額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）實物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動變阻器的使用方法上考慮：
從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負接線柱三個方面分析．
從滑動變阻器的接線柱選擇和滑片位置分析．
（2）讀取電壓表、電流表示數(shù)時，首先明確電表選擇的量程和對應的分度值，讀數(shù)時視線與指針所對刻線相垂直；
已知待測電阻兩端電壓和通過的電流，利用R=$\frac{U}{I}$得到電阻；為減小誤差，需多測幾組數(shù)據(jù)，求平均值；
（3）分析選項中各實驗的操作方法進行解答；
（4）要測出未知電阻的阻值，需測出電阻兩端的電壓及通過電阻的電流，此題可以很方便地測出導體兩端的電壓，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律，閉合開關，測出總電壓，得出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得出電路中的電流，可根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計算出未知電阻的阻值．
（5）根據(jù)圖象確定額定電壓及其電流，由P=UI計算出額定電功率．

解答 解：
（1）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動變阻器的兩端，測燈泡和滑動變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線柱和滑動變阻器左下端接線柱連接錯誤，應把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“3”接線柱和燈泡右端接線柱連接，如下圖：

（2）由圖知：電壓表選擇的是0～3V量程，對應的分度值為0.1V，此時的示數(shù)為2.4V；
電流表選擇的是0～0.6A量程，對應的分度值為0.02A，此時的示數(shù)為0.4A；
待測電阻的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.4A}$=6Ω．
為了減小誤差，應移動滑動變阻器，改變電阻兩端的電壓和電流，多測幾組數(shù)據(jù)，求平均值；
（3）A．探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關系時，應保持電流不變，改變定值電阻的阻值，利用該電路不能完成；
B．探究電流與電壓的關系時，應控制電阻的阻值不變，改變兩端的電壓，利用該電路能完成；
C．探究電流與電阻關系時，應控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值，利用該電路不能完成．
（4）①閉合S、S₁，電阻R₀被短路，此時電壓表的示數(shù)等于電源電壓U；
②閉合S，斷開S₁，此時電壓表測量Rx兩端的電壓U₁；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點，則U₀=U-U₁；
串聯(lián)電路中電流相等，所以I_x=I₀=$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$；
R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）由圖象知，當電壓為2.5V時，電流為0.2A，則P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）見上圖；（2）6；多次測量求平均值，減小實驗誤差；（3）B；（4）①閉合開關S、S₁；②閉合開關S，斷開S₁；③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$；（5）0.5．

點評 本題是伏安法測電阻的實驗，考查了電表的讀數(shù)、電阻的計算、測量電阻的特殊方法設計，還考查了電功率的計算，考查全面，有一定難度．