Question

16．圖甲是用伏安法測(cè)未知電阻R的實(shí)驗(yàn)圖．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中實(shí)物電路連接完整．
（2）閉合開關(guān)，將滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，此時(shí)電壓表示數(shù)為1.2V，電流表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為I=0.3A，則未知電阻R=4Ω，此時(shí)未知電阻消耗的功率P=0.36 W．要多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用是取平均值減小實(shí)驗(yàn)的誤差．
（3）該同學(xué)又設(shè)計(jì)了如圖丙所示的測(cè)量電路，同樣可以測(cè)量未知電阻R_x，其中R₀是定值電阻．請(qǐng)?jiān)诳崭駜?nèi)把實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整．
①閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
③請(qǐng)用測(cè)量值U和U₁，已知量R₀來表達(dá)R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，要注意開關(guān)閉合前滑動(dòng)變阻器處于最大阻值處；
（2）根據(jù)電流表的量程和分度值讀出示數(shù)，根據(jù)歐姆定律求出R_x的阻值；
（3）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合時(shí)電路為R_x的簡(jiǎn)單電路，電壓表測(cè)電源的電壓；當(dāng)開關(guān)S閉合、S₁斷開時(shí)，R₀、R_x串聯(lián)，電壓表測(cè)R_x兩端的電壓；根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)和定值電阻的阻值求出R_x的阻值，據(jù)此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟得出結(jié)果．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器按一上一下的原則串聯(lián)在電路中，如下圖所示：

（2）由圖2可知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則I=0.3A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，定值電阻的阻值：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω；
定值電阻的電功率：P=UI=1.2V×0.3A=0.36W；
此實(shí)驗(yàn)中為了多次測(cè)量，滑動(dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用是取平均值減小實(shí)驗(yàn)的誤差；
（3）實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓為U₁；
③因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，R₀兩端的電壓：U₀=U-U_x=U-U₁，
因串聯(lián)電路中各處的電流相等，
所以，I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$，即$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$，
解得：R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
故答案為：
（1）如上圖所示；
（2）0.3；4；0.36；取平均值減小實(shí)驗(yàn)的誤差；
（3）①閉合開關(guān)S、S₁；②閉合開關(guān)S、斷開S₁；③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)物圖的連接和電流表的讀數(shù)、歐姆定律的應(yīng)用、串聯(lián)電路的特點(diǎn)等，關(guān)鍵是知道有電壓表、無電流表時(shí)可根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)．