Question

3．同學(xué)們利用如圖1的電路來測量一未知電阻R．
（1）閉合開關(guān)后，當(dāng)滑動(dòng)電阻器的滑片向左移動(dòng)到某一位置時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.2V．電流表的示數(shù)如圖2所示，則R=4Ω．
（2）某次測量中，發(fā)現(xiàn)電壓表無示數(shù)，而電流表有示數(shù)，而故障出現(xiàn)在R或R_x，則故障原因是電阻R_X短路．

（3）將電阻R_x換成小燈泡，測定小燈泡電阻，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三次測量的電阻相差較大．
經(jīng)討論，同學(xué)們認(rèn)識(shí)到：實(shí)驗(yàn)有誤差是肯定的，但這個(gè)現(xiàn)象不能單純用誤差來解釋，因?yàn)槿绻�是誤差，那么三次測得的電阻值應(yīng)該相差較小（選填“較大”或“較小”），并具有時(shí)大時(shí)小的特點(diǎn)（選瑣“逐次增大”、“逐次減小”或“時(shí)大時(shí)小”）后來，同學(xué)們注意到燈泡發(fā)熱發(fā)光的特殊性，認(rèn)為燈泡的電阻可能與溫度有關(guān)，并通過査閱課本得到了證實(shí)．
（4）同學(xué)們又設(shè)計(jì)了如圖3所示的測量電路．同樣可以測量未知電阻，其中R₀是已知阻值的定值電阻，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，用電壓表測出電源的電壓為U．
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測出待測電阻R_x兩端的電壓為U₁．
③請(qǐng)用測量值U和U₁，已知量R₀來表示R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$，．

Answer 1

分析 （1）由圖2所示電流表確定電流表量程與分度值，然后讀出電流表示數(shù)；然后由歐姆定律求出燈泡電阻．
（2）電流表有示數(shù)，說明電路中無斷路，而電壓表無示數(shù)，則電壓表或電阻短路．
（3）當(dāng)一個(gè)被測量的物理量是定值時(shí)，由于誤差，測量結(jié)果會(huì)出現(xiàn)較小的差值．如果出現(xiàn)較大的差值，要么測量錯(cuò)誤，要么另有原因．導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積、材料、溫度有關(guān)，從導(dǎo)體電阻大小影響因素來考慮．
（4）由電路圖可知，當(dāng)開關(guān)S、S₁均閉合時(shí)電路為R_x的簡單電路，電壓表測電源的電壓；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）由圖2所示電流表可知，電流表量程是0～0.6A，分度值是0.02A，電流表示數(shù)是0.3A；
由I=$\frac{U}{R}$得：
電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.3A}$=4Ω．
（2）由圖可知，電壓表與電阻R并聯(lián)，由于電壓表無示數(shù)，所以電壓表短路或電路中斷路，而電流表有示數(shù)，所以電路不能斷路，故障出現(xiàn)在R或R_x，只可能R短路．
（3）如果只是誤差，三次測量值相差會(huì)比較小，時(shí)大時(shí)小，現(xiàn)在測量值相差比較大，可能是錯(cuò)誤，可能是其它原因．
燈絲電壓增大，亮度增強(qiáng)，電阻增大，不是錯(cuò)誤的原因．實(shí)驗(yàn)時(shí)，燈絲長度、橫截面積、材料不變，電壓增大，亮度增大，溫度升高，電阻增大，電阻可能與溫度有關(guān)．
（4）實(shí)驗(yàn)步驟：
①閉合開關(guān)S、S₁，用電壓表測出電源的電壓U；
②閉合開關(guān)S、斷開S₁，用電壓表測出待測電阻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）4；（2）電阻R_X短路；（3）較��；時(shí)大時(shí)�。粶囟�；（4）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) 本題考查了電表的用法、歐姆定律的應(yīng)用、電路故障分析、電表讀數(shù)、求電阻等問題，是實(shí)驗(yàn)的�？紗栴}，一定要掌握；熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)即可正確解題．