Question

13．小明用“伏安法“測量定值電阻R_X的阻值，實驗室提供的實驗器材有：
A．待測電阻Rx（阻值約為200Ω）；
B．二節(jié)干電池（每節(jié)干電池的電壓約為1.5V）；
C．電壓表一個（量程0～3V，0～15V）；
D．電流表一個（量程0～0.6A，0～3A）；
E．滑動變阻器Ro（規(guī)格為100Ω，2A）；
F．開關和導線若干．則：
（1）小明同學在實驗過程中發(fā)現(xiàn)該利用上述器材不能較精確地測量出待測電阻Rx的阻值．其原因可能是電路中的電流太小，無法正確測出電流值．
（2）為了能較精確的測出電阻Rx的阻值，請你只利用提供的部分器材重新設計一種可行的實驗方案：
A．在如圖虛線方框內(nèi)畫出你設計的可行實驗電路圖，要求連接好電路后，電表的位置不移動，就能測出待測電阻Rx的阻值（其中部分已畫好）．
B．簡述主要的實驗步驟：
第一步：滑動變阻器的滑片滑到a端，電壓表測量電源電壓U
第二步：滑動變阻器的滑片滑到b端，電壓表測量R_X兩端的電壓U_X
C．寫出待測電阻的表達式R_x=$\frac{{U}_{x}{R}_{0}}{U-{U}_{x}}$．

Answer 1

分析 （1）實物連接圖中，電流表選擇0～0.6A量程，刻度盤上最小格代表的示數(shù)是分度值．
知道電路最大電壓和最小電阻，根據(jù)歐姆定律計算最大電流．
電流表分度值是0.02A，電路最大電流約為0.015A，指針偏轉太小，不能用電流表測量電流；
（2）根據(jù)以上分析，應只用電壓表，采用串聯(lián)方式，找電流相等列出等式．
因為滑動變阻器的最大電阻是已知的，把電壓表和被測電阻并聯(lián)，滑片滑到最小值時，電壓表測電源電壓，滑到最大值測被測電阻兩端的電壓，根據(jù)電流相等求解．
根據(jù)要求畫出電路圖．根據(jù)電路圖連接實物圖，連接實物圖時，注意電壓表量程的選擇．

解答 解：（1）電流表選擇0～0.6A量程，分度值為0.02A．
電路最大電壓約為3V，滑片滑到a端，只有R_X接入電路，電路最小電阻為200Ω，
所以，電路最大電流為：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{200Ω}$=0.015A．
電路最大電流太小，電流表指針偏轉太小，不能準確測量的電流值，誤差較大；
（2）實驗中只能使用電壓表測量電壓，使滑動變阻器與R_X串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R_X兩端，當滑片滑到a端，電壓表測量電源電壓U；滑動變阻器的滑片滑到b端，電壓表測量R_X兩端的電壓U_X．
根據(jù)電流相等得，$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{U-{U}_{x}}{{R}_{0}}$，
所以，R_X=$\frac{{U}_{x}{R}_{0}}{U-{U}_{x}}$．
電路圖如下：

故答案為：（1）電路中的電流太小，無法正確測出電流值；（2）第一步：滑動變阻器的滑片滑到a端，電壓表測量電源電壓U；
第二步：滑動變阻器的滑片滑到b端，電壓表測量R_X兩端的電壓U_X；$\frac{{U}_{x}{R}_{0}}{U-{U}_{x}}$．

點評 題目中既有電壓表，又有電流表，在電表指針偏轉很小時，讀數(shù)誤差太大，測量結果不準確，此題電流表偏轉太小，去掉電流表，只使用電壓表，采用滑動變阻器與被測電阻串聯(lián)，找電流相等列出等式，列等式的關鍵是滑片滑到最小值時，電壓表測量電源電壓．