Question

19．在“伏安法測電阻”的實驗中，小芳所在的實驗小組采用如圖甲所示的實驗電路測量定值電阻R的阻值．
（1）閉合開關前，小芳應將滑動變阻器的滑片移到最右（選填“左”或“右”）端．
（2）小芳閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針明顯向右偏轉(zhuǎn)，電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電路可能出現(xiàn)的故障是定值電阻R斷路．
（3）故障排除后移動滑片P，多次測出R中的電流和兩端的電壓，丙根據(jù)測出的數(shù)據(jù)在圖乙中描繪出電阻R的電流隨電壓的變化圖象，則電阻R的阻值為6.25Ω．
（4）某實驗小組進行實驗時不慎將電壓表損壞，現(xiàn)有一個阻值已知的定值電阻R₀和開關若干個，請在圖丙中虛線框內(nèi)將電流表和開關接入電路，并根據(jù)你畫出的電路圖，完成下列實驗步驟．（測量過程中電路不能改接）
①閉合開關S、S₁，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P，讀出電流表示數(shù)I₁；
②保持滑片P的位置不動，只閉合開關S、S₂，讀出電流表示數(shù)I₂；
③分析數(shù)據(jù)，得出待測電阻的表達式R=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．（用測出的量來表示）

Answer 1

分析 （1）實驗前，為保護電路，應將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處；
（2）由電路圖可知，定值電阻與滑動變阻器串聯(lián)，電流表測電路電流，電壓表測定值電阻兩端電壓，根據(jù)電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（3）在I-U圖象中，橫軸表示電壓，縱軸表示電流，找出相同電壓對應的電流值，比并根據(jù)歐姆定律的變形公式即可求出導體的電阻．
（4）由部分電路圖可知，兩電阻并聯(lián)，通過開關的變化，使電流表分別測出兩支路的電流；
因并聯(lián)電路各支路兩端的電壓是相等的，根據(jù)歐姆定律得出等式，解等式即可求出R_x的阻值．

解答 解：（1）實驗前，應將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處，根據(jù)滑動變阻器的連接方式可知，滑片移至最右端阻值最大；
（2）電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)，說明電壓表與電源連接相連，電壓表并聯(lián)電路之外電路不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的定值電阻斷路；
（3）根據(jù)圖象可知，當定值電阻兩端電壓為2.5V時，通過的電流為0.4A，
由I=$\frac{U}{R}$可得，電阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.4A}$=6.25Ω；
（4）實驗電路如圖所示：

實驗方法：①只閉合開關S、S₁，適當調(diào)節(jié)滑片P的位置，讀出電流表的示數(shù)為I₁（干路電流）；
②保持滑片P的位置不動，只閉合開關S、S₂，讀出電流表的示數(shù)為I₂；（通過定值電阻R₀的電流）；
③通過R的電流為I=I₁-I₂，
并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等，R₀兩端的電壓，即R兩端的電壓：
U=（I₁-I₂）R=I₂R₀
解得：R=$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．
故答案為：（1）右；（2）定值電阻R斷路；（3）6.25；（4）見上圖；①S、S₁；②只閉合開關S、S₂；③$\frac{{I}_{2}{R}_{0}}{{I}_{1}-{I}_{2}}$．

點評 本題是伏安法測電阻的實驗，考查了實物電路的連接、電路故障分析、創(chuàng)新設計實驗方案等問題；綜合性強，有一定難度．