Question

14．在測量阻值約為5Ω的定值電阻Rx的實驗中，小剛和小亮用圖甲所示的器材進行實驗．
（1）用筆畫線代替導線完成圖甲實驗電路連接，要求滑動變阻器的滑片向右滑動時連入電路的電阻變小．
（2）小剛把最后一根導線連接完畢后，看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，他在實驗操作中的兩處錯誤是連接電路時開關沒有斷開和滑動變阻器滑片沒有調到最大阻值處．
（3）改正錯誤后，小亮改變R_x兩端的電壓和電流．兩次測得的電阻值分別為R₁=5.1Ω，R₂=5.3Ω．第三次測量時，電流表的示數(shù)為0.5A，電壓表的示數(shù)如圖乙所示，則R₃=5.2Ω，R_x=5.2Ω．
（4）在某次實驗時，電壓表因出現(xiàn)故障而不能使用，小亮用原有的電流表、滑動變阻器，增添一個定值電阻R₀和一個單刀雙擲開關，設計了如圖丙所示的電路：測量時，閉合S₁，將S₂撥到位置l，電流表的示數(shù)為I₁；再將S₂撥到2，電流表的示數(shù)為I₂，小亮說待測電阻R_X=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}×{R}_{0}}$，小剛認真分析電路后發(fā)現(xiàn)小亮的方法不合理，原因是：由于滑動變阻器串聯(lián)在電路中，S₂由1撥到2時，電阻兩端的電壓發(fā)生變化．

Answer 1

分析 （1）電流表、待測電阻、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在待測電阻兩端；滑動變阻器的滑片向右滑動時連入電路的電阻變小，滑動變阻器使用右半段，接右下接線柱；
（2）小明把最后一根導線連接完畢后，立即看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，電表有示數(shù)說明電路閉合，開關沒有斷開；電表示數(shù)較大，說明電路電阻太小，滑動變阻器沒有調到最大阻值處；
（3）確定電壓表量程、最小分度值，讀出電壓表示數(shù)，由歐姆定律變形公式求出電阻阻值，三次測量結果取平均值作為最終結果；
（4）由于滑動變阻器串聯(lián)在電路中，當開關S₂由1撥到2時，電阻兩端的電壓發(fā)生變化，而實驗中認為電阻兩端電壓不變，導致實驗錯誤，實驗電路圖設計不合理．

解答 解：
（1）電流表、待測電阻、滑動變阻器串聯(lián)接入電路，電壓表并聯(lián)在待測電阻兩端，電源電壓3V，所以電壓表使用0-3V量程，電路連接如圖所示：
；
（2）小明把最后一根導線連接完畢后，立即看到電壓表和電流表立即都有較大示數(shù)，他在實驗操作中的兩處錯誤是：連接電路時開關沒有斷開，滑動變阻器滑片沒有調到最大阻值處；
（3）由圖乙知，電壓表量程是0～3V，最小分度值是0.1V，電壓表示數(shù)是2.6V，第三次的電阻阻值R₃═$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.6V}{0.5A}$=5.2Ω，
電阻阻值為R_x═$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{5.1Ω+5.3Ω+5.2Ω}{3}$=5.2Ω；
（4）在該實驗設計中：由于滑動變阻器串聯(lián)在電路中，當S₂由1撥到2時，電阻兩端的電壓發(fā)生變化，而實驗中認為電壓不變，導致實驗計算結果錯誤，該實驗存在缺陷，設計不合理．
故答案為：
（1）見上圖；（2）連接電路時開關沒有斷開；滑動變阻器滑片沒有調到最大阻值處；（3）5.2；5.2（4）由于滑動變阻器串聯(lián)在電路中，S₂由1撥到2時，電阻兩端的電壓發(fā)生變化．

點評 此題考查的是伏安法測電阻實物的連接和注意事項、電壓表的讀數(shù)和電阻的計算及減小誤差的方法，考查角度全面，但難度不大．