Question

15．如圖甲所示，是小明測(cè)量定值電阻R_x阻值的實(shí)驗(yàn)電路圖．

（1）測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)原理是R=$\frac{U}{I}$．
（2）按圖甲連接實(shí)物時(shí)，開關(guān)S應(yīng)該斷開．
（3）小明按照電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，電壓表無(wú)示數(shù)，其故障原因是定值電阻R_x短路（選填“短路”或“斷路”）了．
（4）故障排除后，閉合開關(guān)，改變電阻R_x兩端的電壓進(jìn)行了三次測(cè)量，其中第二次實(shí)驗(yàn)中電流表的示數(shù)如圖乙所示：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	1	2	3
電壓U/V	1.0	1.6	1.8
電流I/A	0.32	①	0.56
電阻Rx/Ω	3.13	②	3.21
電阻的平均值/Ω

請(qǐng)補(bǔ)充表格中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：①0.5A；②3.20Ω．
（5）小明又設(shè)計(jì)了如圖丙的兩種特殊測(cè)量方案，方案中定值電阻的阻值為R₀．
①方案一：閉合開關(guān)S，如果電壓表V₁和V₂的讀數(shù)分別為U_l和U₂，則電阻R_x的阻值表達(dá)式為R_x=$\frac{{{U}_{2}R}_{0}}{{U}_{1}}$．
②方案二：電路中R_x≠R₀，先將S接到a，讀出電流表的示數(shù)I₁；保持滑動(dòng)變阻器的滑片位置不變，再將S接到b，讀出電流表的示數(shù)I₂；由I₁R₀=I₂R_x，可得R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$．
請(qǐng)判斷結(jié)果是否正確，并簡(jiǎn)要說明理由？答不正確，兩種情況下R_x和R₀兩端的電壓不等．
（6）若繼續(xù)使用圖甲實(shí)驗(yàn)電路，還可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有測(cè)電阻的電功率（只要求填寫一個(gè)實(shí)驗(yàn)名稱）．

Answer 1

分析 （1）測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)原理是 R=$\frac{U}{I}$．
（2）按圖甲連接實(shí)物時(shí)，為保護(hù)電路，開關(guān)S應(yīng)該斷開．
（3）小明按照電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，說明電路連通，電壓表無(wú)示數(shù)，據(jù)此分析．
（4）根據(jù)圖乙中電流表選用小量程確定分度值讀數(shù)，由歐姆定律求待測(cè)電阻R；
（5）①方案一中定值電阻與待測(cè)電阻串聯(lián)，已知定值電阻電壓與阻值，由歐姆定律可以求出電路電流，已知待測(cè)電阻兩端的電壓，由歐姆定律可以求出待測(cè)電阻的阻值；
②分別將R_x、R₀接入電路中，保持滑片位置不動(dòng)，根據(jù)分壓原理，其兩端電壓不等，據(jù)此分析．
（6）根據(jù)測(cè)電功率的原理回答．

解答 解：（1）測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)原理是 R=$\frac{U}{I}$．
（2）按圖甲連接實(shí)物時(shí)，開關(guān)S應(yīng)該斷開．
（3）小明按照電路圖正確連接電路后，閉合開關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片，他發(fā)現(xiàn)電流表有示數(shù)，說明電路是連通的；電壓表無(wú)示數(shù)，其故障原因是定值電阻R_x短路了．
（4）圖乙中電流表選用小量程，分度值為0.02A，示數(shù)為0.5A，待測(cè)電阻R=$\frac{U}{I}=\frac{1.6V}{0.5A}$=3.20Ω；
（5）①兩電阻串聯(lián)，由歐姆定律，流過R₀的電流I=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$，根據(jù)串聯(lián)電路電流的規(guī)律，即為通過待測(cè)電阻的電流，
電阻R_x的阻值R_x=$\frac{{U}_{2}}{I}$=$\frac{{U}_{2}}{\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{{U}_{2}R}_{0}}{{U}_{1}}$；
②該方案不正確，因R_x≠R₀，分別將R_x、R₀接入電路中與變阻器串聯(lián)，保持滑片位置不動(dòng)，根據(jù)分壓原理，其兩端電壓不等．即I₁R₀≠I₂R_x，可得R_x=$\frac{{I}_{1}{R}_{0}}{{I}_{2}}$是錯(cuò)誤的；
（6）原電路中測(cè)出電阻的電壓U和電流I，根據(jù)P=UI，若繼續(xù)使用圖甲實(shí)驗(yàn)電路，還可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)有測(cè)電阻的電功率．
故答案為：（1）R=$\frac{U}{I}$；
（2）斷開；
（3）短路；
（4）①0.5A；②3.20Ω；
（5）①$\frac{{{U}_{2}R}_{0}}{{U}_{1}}$；
②該方案不正確，兩種情況下R_x和R₀兩端的電壓不等．
（6）測(cè)電阻的電功率．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)電阻大小，考查實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)、故障分析，電阻計(jì)算，對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)估，并與測(cè)電功率實(shí)驗(yàn)對(duì)比，綜合性較強(qiáng)．