Question

17．如圖1是用來測量未知電阻R_x的實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)物連線示意圖，圖中R_x是待測電阻，阻值約為幾kΩ；E是電池組，電動勢6V，內(nèi)阻不計；V是電壓表，量程3V，內(nèi)阻r=3000Ω；R是電阻箱，阻值范圍0～9999Ω；R₁是滑動變阻器，S₁和S₂是單刀單擲開關(guān)．
主要的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．連好電路后，合上開關(guān)S₁和S₂，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使得電壓表的示數(shù)為3.0V．
b．合上開關(guān)S₁，斷開開關(guān)S₂，保持滑動變阻器的滑片位置不變，調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，使得電壓表的示數(shù)為1.5V．
c．讀出電阻箱的阻值，并計算求得未知電阻R_x的大小．
d．實(shí)驗(yàn)后整理儀器．
①根據(jù)實(shí)物連線示意圖，在圖2虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)的電路圖，圖中標(biāo)注元件的符號應(yīng)與實(shí)物連接圖相符．
②供選擇的滑動變阻器有：
滑動變阻器A：最大阻值100Ω，額定電流0.5A    滑動變阻器B：最大阻值20Ω，額定電流1.5A
為了使實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差盡量小，實(shí)驗(yàn)應(yīng)選用的滑動變阻器是B．
③電阻箱的旋鈕位置如圖3所示，它的阻值是1400Ω．
④未知電阻R_x=2.6×10³Ω．（2位有效數(shù)字）
⑤測量值與真實(shí)值比較，測量值比真實(shí)值偏大．（填“偏大”、“相等”或“偏小”）

Answer 1

分析 ①分析實(shí)物圖，從而得出正確的原理圖；
②根據(jù)電路性質(zhì)可以選擇滑動變阻器；
③明確電阻箱的讀數(shù)方法； 注意電阻箱讀數(shù)的方法是從倍率大的箭頭所對數(shù)字開始讀起．
④此實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是假設(shè)閉合或斷開電鍵s₂時滑動變阻器的輸出電壓值不變，然后根據(jù)歐姆定律求解即可．
⑤根據(jù)動態(tài)分析可知，電鍵s₂斷開后電壓表待測電阻兩端電壓將變小，而變阻器的輸出電壓將變大．

解答 解：①由實(shí)驗(yàn)的步驟與實(shí)驗(yàn)的原理圖可知，該實(shí)驗(yàn)電路是電壓表半偏法測量電阻的電路，滑動變阻器的接法是分壓式接法，故與實(shí)物圖對應(yīng)的電路如圖：
②因當(dāng)滑動變阻器采用分壓式接法時，其電阻值越小輸出電壓的線性越好，故應(yīng)選電阻小的變阻器B．
③電阻箱讀數(shù)為R=1×1000+4×100+0×10+0×1=1400Ω
④由實(shí)物連接圖可知，設(shè)S_l和S₂均閉合時電壓表示數(shù)為U₁，變阻器的輸出電壓為U₀，
則U₀=U₁=3V，當(dāng)電鍵s₂斷開時電壓表示數(shù)為U₂，則U₂=1.5V，
根據(jù)歐姆定律$\frac{{U}_{2}}{{R}_{并}}$=$\frac{U-{U}_{2}}{R}$，
R_并=$\frac{{R}_{V}{R}_{X}}{{R}_{v}+{R}_{x}}$
聯(lián)立可得：Rx=2625Ω≈2.6×10³Ω，
⑤根據(jù)閉合電路歐姆定律與歐姆定律分析知，閉合電鍵s₂后，電壓表示數(shù)應(yīng)變小的同時，滑動變阻器的輸出電壓變小，根據(jù)上式求出的電阻大于真實(shí)值．
故答案為：①如右圖②B ③1400Ω ④2.6×10³Ω； ⑤偏大

點(diǎn)評 本題考查半偏法測電阻的實(shí)驗(yàn)，解題的關(guān)鍵是根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)，靈活運(yùn)用歐姆定律和串并聯(lián)知識理解實(shí)驗(yàn)原理，確定誤差情況．