Question

7．在用“伏安法”測量電阻的實驗中，某同學選用了如圖所示的實驗器材．其中待測電阻R的阻值約為10Ω，滑動變阻器的最大阻值為20Ω，電源由3節(jié)新的標準的干電池串聯(lián)而成．
（1）該同學已將圖中的部分器材連接好了，請你用筆畫線代替導線將電路連接完整，以便繼續(xù)進行實驗．
（2）在連接電路的過程中，開關(guān)應(yīng)處于斷開，在閉合開關(guān)前，滑動變阻器的滑片應(yīng)置于最左端（選填“左”或“右”）．
（3）連接好電路后，如果閉合開關(guān)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)約為1.5V，且無論怎樣移動滑片，電流表、電壓表的示數(shù)都不變，則在連接電路時出現(xiàn)的錯誤可能是D；如果開關(guān)閉合后出現(xiàn)電壓表示數(shù)為零，且無論怎樣移動滑片，電壓表的示數(shù)都不變，則出現(xiàn)故障的原因為A．
A．電阻短路                        B．滑動變阻器連接CD
C．電阻斷裂                        D．滑動變阻器連接AB
（4）糾正錯誤后，移動滑片，將所測得的4組數(shù)據(jù)記錄在表一中，四組數(shù)據(jù)中有一組數(shù)據(jù)明顯錯誤，錯誤的數(shù)據(jù)是第四組，錯誤的原因可能為看錯了電流表的量程，修正錯誤數(shù)據(jù)后所測得的待測電阻R的值為10Ω．

表一	第一組	第二組	第三組	第四組
電壓/V	1.2	1.8	2.0	2.6
電流/A	0.12	0.18	0.20	1.3

（5）另一位同學將待測電阻R換為額定電壓為2.5V的小燈泡，利用伏安法來測量燈泡的電阻和額定功率．實驗中測出了5組數(shù)據(jù)并記錄在表二中，他的讀數(shù)和記錄都沒問題，但仔細分析他的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，該同學在連接實驗電路時出了錯誤，你認為其錯誤可能是電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；利用該同學的實驗數(shù)據(jù)，可算出燈泡正常發(fā)光時的電阻為10Ω； 該燈泡的額定功率為0.625W．

表二	第一組	第二組	第三組	第四組	第五組
電壓/V	3.0	2.7	2.4	2.0	1.7
電流/A	0.20	0.22	0.24	0.25	0.26

Answer 1

分析 （1）由電路圖連實物圖：從電源正極開始，按電流方向，依次連接開關(guān)、滑動變阻器、電阻和電流表，到電源負極，最后將電流表串聯(lián)聯(lián)在電阻兩端．
（2）在閉合開關(guān)S前，為了保護電路，應(yīng)使滑動變阻器接入阻值處于最大阻值處；
（3）滑動變阻器要接一上一下兩個接線柱，如果滑動變阻器同時接下面兩個接線柱，滑動變阻器阻值全部接入電路，成為定值電阻，電路電阻很大，電流很小；電壓表示數(shù)為零，可能是由電路斷路或燈泡短路造成的，根據(jù)故障現(xiàn)象分析電路故障原因；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出第三次實驗中的電流值錯誤，根據(jù)電流的變化規(guī)律以及電流表量程間的關(guān)系得出正確數(shù)值，由歐姆定律求得電阻值；
（5）電路中電流越大，說明電路中電阻越小，電壓變小，說明電壓表接在滑動變阻器兩端；由串聯(lián)電壓的特點得出額定電流，由歐姆定律可求電阻，P=UI可求額定功率．

解答 解：
（1）將電壓表并聯(lián)在電阻兩端，電流表串聯(lián)在電路中，電路中的最大電流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A，故電流表選0～0.6A量程，“0.6”接線柱與定值電阻的左端相連，定值電阻的右端與滑動變阻器的C端相連；實物圖如下：
；
（2）為了保護電路，在連接電路時開關(guān)應(yīng)斷開；在閉合開關(guān)S前，應(yīng)使滑動變阻器接入阻值處于最大阻值處，即變阻器的左端；
（3）如果滑動變阻器同時接下面兩個接線柱A、B，滑動變阻器阻值全部接入電路，滑動變阻器被成為定值電阻，無論怎樣移動滑動變阻器的滑片，電表示數(shù)都不變，而且電壓表示數(shù)約為1.5V，由滑動變阻器連接AB造成的，故選D；
如果開關(guān)閉合后出現(xiàn)電壓表示數(shù)為零，但無論怎樣移動滑片，電壓表的示數(shù)都不變，說明電壓表并聯(lián)電路之外電路存在斷路或并聯(lián)部分電路短路，由所給選項綜合分析可知，與電壓表并聯(lián)的電阻短路，故選A；
（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，第四組的電流值錯誤，根據(jù)電流的變化規(guī)律可得，正確電流為0.26A，而錯誤數(shù)值正好為正確值的五倍，因此導致錯誤的原因是讀數(shù)時看錯了電流表的量程；
待測電阻R的值，R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10Ω；
（5）由表格數(shù)據(jù)橫向比較可知，電路中電流增大，說明變阻器接入電路的阻值減小，變阻器兩端的電壓減小，而電壓表示數(shù)也減小，由此說明電壓表接在滑動變阻器兩端；當電壓表示數(shù)為2V時，由串聯(lián)電路電壓的特點，燈泡兩端的電壓：U_L=U-U_滑=4.5V-2V=2.5V，
對照表格數(shù)據(jù)可得，燈泡的額定電流I_額=0.25A，
燈泡正常發(fā)光時的電阻：R_L=$\frac{{U}_{L}}{{I}_{L}}$=$\frac{2.5V}{0.25A}$=10Ω；
燈泡的額定功率：P=UI=2.5V×0.25A=0.625W．
故答案為：（1）如上圖所示；（2）左； （3）D； A； （4）四； 看錯了電流表的量程； 10；（5）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；  10； 0.625．

點評 本題考查了電壓表、電流表的連接和故障判斷、歐姆定律的計算、電功率計算以及分析數(shù)據(jù)的能力，涉及的知識點較多，但都是基本內(nèi)容，平時實驗時一定要注意．