Question

17．小聰用伏安法測量電阻R_x的阻值（其阻值約為幾百歐），選擇的器材有：電源（電壓恒定但未知）“100Ω 2A”的滑動變阻器，電流表，電壓表，開關各一個，導線若干．連接的部分電路如圖甲所示，設計的實驗表格如表，正確連接電路后，閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，電壓表指針偏轉(zhuǎn)正常，但電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)，無法讀數(shù)；改正后，測得滑動變阻器的滑片在某一位置時，電壓表，電流表的示數(shù)分別如圖乙，丙所示．請你解答下列問題．

實驗次數(shù)	電流I/A	電壓U/V	電阻R/Ω	①
1
2
3

（1）請完成圖甲中的實驗電路；
（2）表格中①處應填寫電阻的平均值；
（3）實驗中電流表無法讀數(shù)的原因可能是待測的阻值太大或電源電壓太��；由圖乙、丙可知該待測電阻的阻值為120Ω；
（4）在不改動實驗電路的情況下，還能完成的電學實驗是測電功率；
（5）勤于思考的小聰發(fā)現(xiàn)在原來的實驗電路中不增加導線，只用量程合適的電流表也能測出待測電阻R_x的阻值．寫出主要的實驗步驟（用相應的字母表示測出的物理量）：①將滑動變阻器的滑片移動阻值為零處，記下電流表的示數(shù)I₁；②將滑動變阻器的滑片移動阻值最大（100Ω）處，記下電流表的示數(shù)I₂．

Answer 1

分析 （1）連接實物圖時，需將導線接入接線柱上，據(jù)此判斷錯誤的接線；
（2）伏安法測電阻中，多次測量的目的是為了求平均值；
（3）觀察所用的器材，待測電阻有幾百歐，普通幾節(jié)干電池做電源電壓不過幾伏，即使不接入變阻器，根據(jù)歐姆定律可知此時電流可能只有百分之幾安，所以電流表指針幾乎不偏轉(zhuǎn)；
由圖乙、丙讀出電壓表和電流表的示數(shù)，利用R=$\frac{U}{I}$可求出阻值；
（4）根據(jù)測量的電壓表和電流表的數(shù)據(jù)即可得知還能完成是伏安法測功率．
（5）只用量程合適的電流表也能測出待測電阻R_x的阻值，需要測出滑動變阻器的電阻全部連入電路和未連入電路時的電流，根據(jù)串聯(lián)電路的特點、歐姆定律即可測出R_x的阻值．

解答 解：（1）根據(jù)實物圖可知，電源與滑動變阻器相連的導線沒有接在接線柱上，而接在了金屬導體上，因此需改接到接線柱處；如下圖所示：

（2）伏安法測電阻中，多次測量的目的是為了求平均值，因此①電阻的平均值，其目的是多次測量求電阻的平均值，減小實驗誤差；
（3）根據(jù)實物圖可知，電源的電壓為3V，待測電阻的阻值約為幾百歐，根據(jù)歐姆定律可知即使不接入變阻器電路中的電流也很小，所以電流表測不出電路中的電流，故原因可能是待測的阻值太大或電源電壓太小；由圖乙可知：電壓表量程為15V，分度值為0.5V，則示數(shù)為12V；圖丙可知：電流表量程為0.6A，分度值為0.02A，則示數(shù)為0.1A，由歐姆定律得：待測電阻的阻值R=$\frac{U}{I}$=$\frac{12V}{0.1A}$=120Ω；
（4）因為測量的是導體兩端的電壓和電流，所以還能完成是測功率；
（5）①將滑動變阻器的滑片移動阻值為零處，記下電流表的示數(shù)I₁；
②將滑動變阻器的滑片移動阻值最大（100Ω）處，記下電流表的示數(shù)I₂．
故答案為：（2）電阻的平均值；多次測量求電阻的平均值，減小實驗誤差；
（3）待測的阻值太大或電源電壓太��；120；
（4）測電功率；
（5）①將滑動變阻器的滑片移動阻值為零處，記下電流表的示數(shù)I₁；
②將滑動變阻器的滑片移動阻值最大（100Ω）處，記下電流表的示數(shù)I₂．

點評 本題考查了伏安法測電阻的實驗，涉及到電壓表的連接和表格的設計、電路故障的判斷等，要注意電路中無電流表時可以借助于串聯(lián)電路的電流特點設計電路，電路中沒有電壓表時可以借助于并聯(lián)電路的電壓特點設計電路．