Question

9．小明和小慧在做“探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)．
（1）他們按實(shí)物圖甲連接了電路，閉合開關(guān)前，應(yīng)先將滑動(dòng)變阻器的滑片P滑至C端（選填“C”/“D”）．接著他們閉合開關(guān)后，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑片P，電壓表的示數(shù)均為3V不變，電流表幾乎無示數(shù)．經(jīng)檢查，是由于其中一根導(dǎo)線連接錯(cuò)誤造成的，請(qǐng)用筆在實(shí)物圖甲中將連接錯(cuò)誤的導(dǎo)線打“X”，并補(bǔ)畫出正確連線．
（2）正確連線開始 實(shí)驗(yàn)，在操作中他們又發(fā)現(xiàn)了電流表的示數(shù)幾乎為零，電壓表的示數(shù)接近3V．己知導(dǎo)線及連接處均完好，則電路發(fā)生故障的原因是電阻斷路．
（3）如表是他們通過 實(shí)驗(yàn)得到的幾組數(shù)據(jù)，其中第5組有數(shù)據(jù)明顯錯(cuò)誤，錯(cuò)誤的原因是電流表錯(cuò)讀了大量程，據(jù)此推測(cè)，此數(shù)據(jù)應(yīng)為0.4A．通過對(duì)所有數(shù)據(jù)的分析歸納，他們最后得出了探究結(jié)論．

數(shù)據(jù)序號(hào)	1	2	3	4	5	6
電壓U/V	0.4	0.8	1.2	1.6	2.0	2.4
電流I/A	0.08	0.16	0.24	0.32	2.00	0.48

（4）老師接下來讓他們用如圖乙所示的電路測(cè)量未知電阻R_X的阻值．器材有一個(gè)電源（電壓未知但恒定不變），一個(gè)量程合適的電流表，一個(gè)己知最大阻值為R₀的滑動(dòng)變阻器．請(qǐng)你幫他們寫出簡(jiǎn)要的操作步驟及需要測(cè)量的物理量，并用測(cè)得的物理量和己知量寫出R_X的數(shù)學(xué)表達(dá)式：
①把滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；
②再把滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；．
③R_x的數(shù)學(xué)表達(dá)式：R_X=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．．

Answer 1

分析 （1）連接電路時(shí)，變阻器移動(dòng)到阻值最大的位置，找出電路的錯(cuò)誤連接改正；
（2）閉合開關(guān)S，電流表幾乎為0，說明電路存在斷路；電壓表的示數(shù)為3V，說明電壓表與電源兩極相連，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)的電阻斷路．
（3）排除5組數(shù)據(jù)，由表中數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論，根據(jù)電流表大小量程之比回答．
（4）根據(jù)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值為0和最大時(shí)讀出電流表的示數(shù)，然后根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路電壓規(guī)律列方程即可求出被測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）為保護(hù)電路，連接電路時(shí)，變阻器移動(dòng)到阻值最大的位置，即C端；
原電路中，電壓表串聯(lián)在電路中了，變阻器與電阻并聯(lián)，是錯(cuò)誤的，而導(dǎo)致無論怎樣移動(dòng)滑片P，電壓表的示數(shù)均為3V不變，電流表幾乎無示數(shù)，
應(yīng)將電壓表并聯(lián)在電阻兩端，變阻器串聯(lián)在電路中，將連接電阻R右接線柱與電流表負(fù)接線柱的連線去掉，將電阻R右接線柱與電壓表負(fù)接線柱連接起來，如下所示：

（2）由上面的分析可知，在操作中他們又發(fā)現(xiàn)了電流表的示數(shù)幾乎為零，電壓表的示數(shù)接近3V．己知導(dǎo)線及連接處均完好，則電路發(fā)生故障的原因是：定值電阻斷路；
（3）排除5組數(shù)據(jù)，由表中數(shù)據(jù)可知，電壓為原來的幾倍，通過的電流就變?yōu)樵�不的幾倍，即通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電壓成正比，故第5組數(shù)據(jù)電流應(yīng)為0.4A，根據(jù)電流表大小量程之比為5：1，故電流表選用小量程，錯(cuò)讀了大量程；
（4）①把滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；
②再把滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
因?yàn)殡娫措妷翰蛔�，根�?jù)電阻的串聯(lián)和歐姆定律有：I₁R_x=I₂（R_x+R₀），則R_x=$\frac{{U}_{X}}{{I}_{X}}$=$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．
故答案為：（1）C；如上圖所示；
（2）定值電阻斷路；
（3）電流表錯(cuò)讀了大量程；
（4）①把滑動(dòng)變阻器的滑片P移到a端，讀出電流表的示數(shù)為I₁；
②再把滑動(dòng)變阻器的滑片移到b端，讀出電流表的示數(shù)為I₂；
③$\frac{{{I}_{1}R}_{0}}{{I}_{1}{-I}_{2}}$．

點(diǎn)評(píng) 本題探究通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系，考查電路的連接、故障的分析、電流表的讀數(shù)、分析數(shù)據(jù)的能力及運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力，綜合性較強(qiáng)．