Question

某同學(xué)利用電壓表和電流表測(cè)量電阻R_x的阻值，所用的電源由兩節(jié)新干電池組成，選用的滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“20Ω 2A”字樣．他按圖1連接電路，實(shí)驗(yàn)步驟正確，閉合電鍵S后，無(wú)論怎樣移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，電壓表始終無(wú)示數(shù)．已知電路中各處均接觸良好，除電阻R_x和滑動(dòng)變阻器R外，其它元件均完好．

（1）若電路中只有一處出現(xiàn)故障，則故障可能是______（選填“R_x斷路”、“R斷路”或“R_x短路”）．
（2）若第（1）小題的判斷正確，則在R_x兩端接入一根導(dǎo)線(xiàn)后，閉合電鍵S，兩電表的示數(shù)情況為_(kāi)_____．
（3）排除故障后，該同學(xué)按正確步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，閉合電鍵S，兩電表示數(shù)如圖2（a）、（b）所示，他記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行計(jì)算，然后整理實(shí)驗(yàn)器材，完成實(shí)驗(yàn)．
（a）該同學(xué)的計(jì)算結(jié)果R_x=______歐．
（b）你認(rèn)為該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理？簡(jiǎn)述理由：______．

Answer 1

解：（1）電壓表無(wú)示數(shù)，則說(shuō)明電阻R_x兩端無(wú)電壓，則可能是電阻R_x短路或滑動(dòng)變阻器斷路；
（2）若原因是R_x短路，則接入導(dǎo)線(xiàn)后，情況不變，電壓表示數(shù)仍為零，電流表有示數(shù)；
若原因是滑動(dòng)變阻器斷路，則接入導(dǎo)線(xiàn)后，情況不變，電路中仍無(wú)電流，電流表示數(shù)為零，電壓表示數(shù)也為零；
（3）（a）由題意知，電壓表的量程為0～3V，分度值為0.1V，示數(shù)為1V；
電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.1A，則R_x===10Ω；
（b）實(shí)驗(yàn)中只測(cè)量了一組數(shù)據(jù)，沒(méi)有多次測(cè)量求平均值，所以實(shí)驗(yàn)誤差較大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不合理．
故答案為：（1）R斷路（或R_x短路）；
（2）電壓表無(wú)示數(shù)，電流表無(wú)示數(shù)（或電壓表無(wú)示數(shù)，電流表有示數(shù)）；
（3）（a）10；（b）不合理，沒(méi)有多次測(cè)量取平均值．
分析：（1）電壓表物示數(shù)，則說(shuō)明電阻兩端無(wú)電壓，可能是與電壓表并聯(lián)的電路短路或以外的電路斷路；
（2）若在待測(cè)電阻兩端接入導(dǎo)線(xiàn)，則電阻被短路，若原來(lái)電阻短路，則電路被接通；若原來(lái)滑動(dòng)變阻器斷路，則電路仍是斷開(kāi)的；
（3）（a）根據(jù)已知條件確定電壓表、電流表的量程和分度值，讀出其示數(shù)，根據(jù)R=計(jì)算出其電阻值；
（b）測(cè)量定值電阻的阻值時(shí)，為減小誤差，應(yīng)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)求平均值．
點(diǎn)評(píng)：此題是測(cè)量電阻的阻值實(shí)驗(yàn)，考查了電流表、電壓表的讀數(shù)及電阻的計(jì)算，同時(shí)考查了減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法及電路故障的分析，能夠根據(jù)不同情況確定電表的示數(shù)是此題的難點(diǎn)．沒(méi)有多次測(cè)量取平均值．