Question

8．在測電阻的實驗中，實驗的器材有：干電池3節(jié)，電流表、電壓表各1個，開關(guān)2個，滑動變阻器1只，待測電阻2個，導線若干．

（1）圖甲是實驗的電路圖．小明按照電路圖連接電路時，開關(guān)應斷開．
（2）閉合開關(guān)S后，小明發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表的指針均不動．他斷開開關(guān)S，檢查線路連接無誤后，把電壓表與b點相連的那根導線改接到c點，再次閉合開關(guān)S時，發(fā)現(xiàn)電流表的指針仍不動，但電壓表的指針有明顯的偏轉(zhuǎn)．若電路中只有一處故障，則故障是滑動變阻器斷路；
（3）排除故障后，正確連接電路，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器的滑片P，當電壓表的示數(shù)為1.6V時，電流表的示數(shù)如圖乙所示，則電路中的電流為0.32A，R_X=5Ω．實驗時某小組同學想利用一只電流表和最大阻值為R₀的滑動變阻器完成對未知電阻R_Y的測量．如圖丙所示是他們按照設計想法連接的部分實驗電路．
（4）請你依據(jù)下面的實驗步驟，用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整．（只添加一條導線）
實驗步驟：
A 開關(guān)S₁和S₂都斷開，將變阻器的滑片P移到阻值最大處，觀察到電流表無示數(shù)；
B 保持滑片P位置不動，只閉合開關(guān)S₁時，讀取電流表的示數(shù)為I₁；
C 再閉合開關(guān)S₂時，讀取電流表的示數(shù)為I₂（I₂＞I₁）．
請你用I₁、I₂和R₀表示R_Y，則R_Y=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$．

Answer 1

分析 （1）連接電路時，應斷開開關(guān)；
（2）由圖甲，電壓表測R_x兩端電壓，電流表和電壓表的指針均不動．說明電路中有斷路發(fā)生；改接后，電流表無示數(shù)，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表兩接柱間到電源是通路，由此判斷電路故障的原因；
（3）根據(jù)電流表量程和分度值讀出此時電流，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$計算R_x的阻值；
（4）根據(jù)實驗步驟，結(jié)合電路圖和兩次實驗判斷電路的連接方式，根據(jù)電路特點和歐姆定律求出表達式．

解答 解：（1）電路圖連接電路時，為保護電路開關(guān)應處于斷開狀態(tài)；
（2）由圖甲，電壓表測R_x兩端電壓，電流表和電壓表的指針均不動，說明電路中有斷路發(fā)生；電壓表與b點相連的那根導線改接到c點，電壓表測總電壓，電壓表有明顯偏轉(zhuǎn)，說明由a、c兩間到電源是通路，斷路發(fā)生在R_x或R上；若是ac斷路，甲圖中電壓表應有示數(shù)，由此可知斷路發(fā)生在bc間，此時電壓表串聯(lián)入電路，電壓表示數(shù)等于電源電壓，電流表無示數(shù)，符合題意；
（3）由乙圖R與R_x串聯(lián)，電流表使用0-0.6A量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.32A，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可得R_x的阻值：R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{1.6V}{0.32A}$=5Ω；
（4）①由實驗步驟，I₂＞I₁，說明R與R_Y并聯(lián)，閉合開關(guān)S₁、S₂時兩者并聯(lián)．只閉合開關(guān)S₁時，只有R接入電路中，由此連接實物如圖所示：

只閉合開關(guān)S₁時，只有滑動變阻器接入電路中，且滑動變阻器最大阻值為R₀，
所以電源電壓U=U₀=I₁R₀，
閉合開關(guān)S₁、S₂時兩者并聯(lián)，電壓相等，通過R_Y的電流，I_Y=I₂-I₁，
所以R_Y=$\frac{{U}_{y}}{{I}_{y}}$=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；
故答案為：（1）斷開；（2）滑動變阻器斷路；（3）0.32；5；（4）見上圖；$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$；

點評 本題考查了測電阻實驗中的注意事項、電路故障的判斷、電表讀出、電阻計算和特殊方法測電阻，關(guān)鍵是根據(jù)實驗步驟知道能利用電流表與已知阻值電阻組合間接測電壓．