Question

4．要測量一個阻值約為幾百歐的電阻R_x．實驗室提供的器材有：電源（電壓為 3V）、學生用電流表（量程為 0～0.6A、0～3A）、學生用電壓表（量程為 0～3V、0～15V）、滑動變阻器 R₁和電阻箱（）R₂（0～9999Ω  5A）各一個，開關(guān)、導線若干．
（1）小明用伏安法測量該電阻，如圖是小明連接的電路．接通電路前，小明應(yīng)將滑動變阻器的滑片滑至最右（左/右）端．接通電路后，觀察到電流表指針不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，電壓表示數(shù)為 2V．請你判斷電路的故障電流表短路．
（2）在排除故障換用新元件后，經(jīng)檢查電路完好．閉合開關(guān)，逐漸減小滑動變阻器的接入電阻至最小，電壓表有示數(shù)，但電流表的指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電流太小的原因是待測電阻太大，電路中電流太�。�所以按小明所選的器材不能用伏安法測出該電阻的值．
（3）請你幫助小明在實驗 室所提供的器材中選擇合適的器材，設(shè)計實驗方案測出該電阻的值．在虛線方框中畫出實驗電路圖；

（4）另外一組同學利用提供的器材探究導體的電流與導體電阻間的關(guān)系，小華改變電阻箱的阻值，測得相應(yīng)的電流值，如表所示．小明分析表中數(shù)據(jù)得出電流與電阻不成（成/不成）反比，造成這一結(jié)果的原因是沒有控制定值電阻兩端電壓一定．
（5）他們在實驗結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，第一個拆除電源兩端的導線，再拆除其他導線．

實驗序號	電阻R/Ω	電流I/A
1	3	0.5
2	6	0.33
3	9	0.25

Answer 1

分析 （1）在連接電路時，應(yīng)注意開關(guān)斷開，閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片移至最大阻值處．
因為電流表指針不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，所以可能電流表出現(xiàn)了短路或R_x出現(xiàn)了斷路，根據(jù)電壓表示數(shù)判斷出原因；
（2）根據(jù)歐姆定律，在電壓不變的情況下，若電路的電阻增大，則電路中的電流減小，若電阻值很大，則電路中的電流會很小．若電流值小于電流表的分度值時，將無法準確地測出電流值．
（3）由于R_x電阻值很大，所以電路中的電流會很小，可設(shè)法利用串分壓的知識解決．而滑動變阻器與R_x的阻值相比相差太大，所以此時可用電阻箱來代替滑動變阻器；
（4）電源兩極不可以直接用導線連接；實驗結(jié)束后，應(yīng)將先拆除電源，然后再拆除其余導線．

解答 解：
（1）閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)移至最大阻值處；由實物電路可知，滑動變阻器接了下面左邊的接線柱，所以在閉合開關(guān)前，滑片應(yīng)移至最右端；
因為電流表指針不偏轉(zhuǎn)，示數(shù)為零，所以可能是電流表出現(xiàn)了短路或R_x出現(xiàn)了斷路；圖中電壓表測待測電阻的電壓，又因為電壓表的示數(shù)不等于電源電壓，則不是由于電阻斷路造成的（若電阻斷路，則電壓表與電源連通，電壓表示數(shù)應(yīng)為3V），故可判斷電路的故障是電流表短路；
（2）由于電源電壓為3V，而電阻Rx的阻值大約為幾百歐，根據(jù)歐姆定律可知電路中的電流太��；所以按小明所選的器材不能用伏安法測出該電阻的值．
（3）電源電壓為3V，根據(jù)分壓原理，當兩個串聯(lián)的電阻阻值大小相等時，每個電阻分得的電壓也相等，所以可以將R_x與電阻箱串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R_x的兩端，利用串聯(lián)分壓的知識測得R_x的阻值．電路如圖所示：

（4）因研究電流與電阻關(guān)系時要控制電壓不變，由表中數(shù)據(jù)，根據(jù)U=IR計算可得，電阻兩端的電壓分別為1.5V、1.98V、2.25V，電壓不是一個定值，故電流與電阻不成反比，原因是沒有控制定值電阻兩端的電壓一定；
（5）他們在實驗結(jié)束后，應(yīng)先斷開開關(guān)，第一個拆除電源兩端的導線，再拆除其他導線，確保電路不會形成通路．
故答案為：（1）右；電流表短路；
（2）待測電阻太大，電路中電流太�。�
（3）如上圖所示；
（4）不成；沒有控制定值電阻兩端的電壓一定；
（5）斷開開關(guān)；電源．

點評 本題用伏安法測量電阻，考查實驗注意事項、故障的分析及反常現(xiàn)象的分析及設(shè)計實驗方案的能力，同時涉及導體的電流與導體電阻間的關(guān)系實驗，考查了控制變量法的運用．