Question

1．如圖所示，甲是用“伏安法”測(cè)量未知電阻Rx的實(shí)物電路圖．

（1）請(qǐng)用筆畫線代替導(dǎo)線連接實(shí)物圖甲，要求變阻器滑片左移，電流表示數(shù)變�。�
（2）連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)．閉合開關(guān)后，小陳發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù)，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，則出現(xiàn)的故障可能是定值電阻Rx斷路了．
（3）排除故障后，閉合開關(guān)，當(dāng)滑片移動(dòng)到某位置時(shí)，電壓表示數(shù)為2.4V，電流表示數(shù)如圖乙所示，其讀數(shù)為0.24 A，則未知電阻Rx=10Ω．
（4）若實(shí)驗(yàn)中電壓表損壞，利用其它的原有器材也能測(cè)出未知電阻Rx的阻值．實(shí)驗(yàn)電路如果丙所示（滑動(dòng)變阻器最大阻值為R₀，電源電壓未知且不變），
請(qǐng)將下列相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，記錄電流表示數(shù)為I₁；
②閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端，記錄電流表示數(shù)I₂；
③寫出待測(cè)電阻的表達(dá)式，Rx=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀（用已知量R₀ 和測(cè)量量符號(hào)表示）

Answer 1

分析 （1）要求變阻器滑片左移，電流表示數(shù)變小，即電阻變大，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片以右電阻絲連入電路中；
（2）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開；
實(shí)驗(yàn)中，電流表幾乎無示數(shù)，說明電路可能斷路；電壓指針有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表與電源的兩極連通，則與電壓表并聯(lián)的電阻之外的電路是連通的，說明與電壓表并聯(lián)的電阻斷路了；
（3）弄清電流的量程和分度值，再讀數(shù)；根據(jù)歐姆定律求出電阻值；
（4）閉合開關(guān)S，將滑片滑倒a端，兩電阻并聯(lián)；將滑片滑倒b端，R_x被短路，只有R₀工作，根據(jù)并聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn)求出待測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）滑動(dòng)變阻器應(yīng)和電流表串聯(lián)，接線柱應(yīng)該“一上一下”接入電路，如下圖：

（2）為了保護(hù)電路，連接電路時(shí)，開關(guān)要斷開；
由上分析，合開關(guān)后，小陳發(fā)現(xiàn)電流表幾乎無示數(shù)，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，則出現(xiàn)的故障可能是R_x斷路；
（3）如圖乙所示，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，讀數(shù)為0.24A；
由I=$\frac{U}{R}$得未知電阻的阻值：R_x=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.24A}$=10Ω；
（4）②根據(jù)題意可知，應(yīng)將滑片移到b端，記錄電流表示數(shù)I₂．
R_x表達(dá)式的推導(dǎo)：
步驟②，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到b端，R_x被短路，只有R₀工作，電流表示數(shù)為I₂；
所以電源電壓：U=I₂R₀，
步驟①，閉合開關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，兩電阻并聯(lián)，總電流為I₁；
兩次實(shí)驗(yàn)中，R₀兩端電壓均等于電源電壓，R₀阻值不變，所以通過R₀的電流均為I₂，
根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可得，通過待測(cè)電阻的電流I_x=I₁-I₂，
并聯(lián)電路電壓相等，則待測(cè)電阻兩端的電壓：U_x=U=I₂R₀，
所以待測(cè)電阻R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．
故答案為：（1）如上所示；
（2）斷開；定值電阻Rx斷路了；
（3）0.24、10；
（4）②b；    ③$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$R₀．

點(diǎn)評(píng) 此題主要是對(duì)學(xué)生電路圖連接、電路故障分析、電流表讀數(shù)、歐姆定律應(yīng)用和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�中考常見題型．