Question

16．實驗室有一個定值電阻R_X銘牌損壞，小明同學為了測出R_X的阻值，設計了如下實驗步驟：
Ⅰ．小明同學設計了如圖1的電路（R′是滑動變阻器，R為變阻箱）．
Ⅱ．將電阻箱R接入a、b之間，閉合開關．適當調節(jié)滑動變阻器R′后保持其阻值不變，調節(jié)電阻箱R接入的阻值，讀出電壓表的示數U和電阻箱接入的阻值R，記錄數據．
Ⅲ．改變電阻箱R接入的阻值，得到多組電壓U和接入阻值R的數據．
Ⅳ．根據所得到的數據繪制U-R圖象．
Ⅴ．用待測電阻R_X替換電阻箱接入a、b之間，讀出電壓表的讀數，根據Ⅳ中繪制的圖象得到R_X的阻值大小．
（1）若小明選用兩節(jié)干電池作為實驗電源，按照電路圖將實物圖2補充完整．
（2）小明將變阻箱接入電路后，無論怎么調節(jié)，電壓表的示數始終為零，則可能的原因是AC．
A．變阻箱內部短路    B．滑動變阻器短路C．滑動變阻器斷路       D．開關短路
（3）排除故障后，小明得到了如表的數據，并繪制了如圖3所示的圖象，當小明使用待測電阻R_X替換電阻箱后，讀得電壓表示數為2V，則R_X=20Ω．

電阻R/Ω	5.0	10.0	15.0	25.0	35.0	45.0
電壓U/V	1.00	1.50	1.80	2.14	2.32	2.45

（4）使用較長時間后，干電池兩端的電壓會變小，若仍用本實驗裝置和Ⅳ中測繪的U-R圖象測定某一電阻，則測定結果將偏小（填“偏大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）根據電路圖把滑動變阻器與電阻箱串聯接入電路，電壓表并聯在電阻箱兩端．
（2）常見電路故障有斷路與短路兩種，根據電路故障現象分析電路故障原因．
（3）根據電壓表示數，由圖示圖象求出待測電阻阻值．
（4）根據電源電壓的變化，原因串聯電路特點與歐姆定律分析答題．

解答 解：（1）電源由兩節(jié)干電池組成，電源電壓U=1.5V×2=3V，電壓表選0～3V量程，把滑動變阻器與電阻箱串聯接入電路，電壓表并聯在電阻箱兩端，實物電路圖如圖所示：

（2）A、如果變阻箱內部短路，電壓表被短路，電壓表示數為零，故A正確；
B、如果滑動變阻器短路，電壓表測電源兩端電壓，電壓表示數不會為零，故B錯誤；
C、如果滑動變阻器斷路，電路斷路，電壓表不能與電源兩極相連，電壓表示數為零，故C正確；
D、開關短路不會影響電壓表示數，電壓表示數不會為零，故D錯誤；故選AC．
（3）由圖示圖象可知，電壓U=2V時電阻阻值為20Ω，則待測電阻阻值R_X=20Ω．
（4）電池用久了，電池電壓U變小，待測電阻兩端電壓：U_X=IR_X=$\frac{U{R}_{X}}{R′+{R}_{X}}$=$\frac{U}{\frac{R′}{{R}_{X}}+1}$，
由于U變小，只有當R_X阻值較大時電壓表示數才會與電阻箱兩端電壓變大，因此所測電阻阻值偏�。�
故答案為：（1）電路圖如圖所示；（2）AC；（3）20；（4）偏�。�

點評 本題考查了連接實物電路圖、電路故障分析、求電阻阻值、實驗誤差分析，連接電路圖時要注意滑動變阻器的接法，滑動變阻器要接一上一下兩個接線柱，連接電路時，要注意電表量程的選擇．