Question

3．（1）在做“伏安法測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)中（電源電壓不變），小蕓將實(shí)驗(yàn)器材連接成實(shí)驗(yàn)電路，如圖甲所示，但粗心的小蕓有一根導(dǎo)線(xiàn)連接錯(cuò)誤，請(qǐng)你幫小蕓在接錯(cuò)的那根導(dǎo)線(xiàn)上打“×”，然后另畫(huà)一根導(dǎo)線(xiàn)使電路連接正確．
（2）電路改接正確后，合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器的滑片到某位置時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)如圖乙所示，則此次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的定值電阻的阻值R_x是6Ω，接下來(lái)小蕓調(diào)整變阻器滑片繼續(xù)測(cè)量，這樣做的目的是多次測(cè)量求平均值，減小實(shí)驗(yàn)誤差．
（3）本小組完成實(shí)驗(yàn)后，討論該電路不增加實(shí)驗(yàn)器材還能完成哪些實(shí)驗(yàn)，在列出的三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，你認(rèn)為正確的是B實(shí)驗(yàn)（填選項(xiàng)字母）
A．探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系
B．探究電流與電壓的關(guān)系　
C．探究電流與電阻關(guān)系
（4）實(shí)驗(yàn)后小蕓的同桌小龍找了一個(gè)阻值已知的定值電阻R₀，設(shè)計(jì)了如圖丙所示的測(cè)量電路，同樣可以測(cè)量未知電阻R_x，請(qǐng)?jiān)跈M線(xiàn)內(nèi)把實(shí)驗(yàn)步驟補(bǔ)充完整：
①閉合開(kāi)關(guān)S、S₁，用電壓表測(cè)出電源的電壓U；
②閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，用電壓表測(cè)出待測(cè)電阻R_x兩端的電壓U₁；
③請(qǐng)用測(cè)量值U和U₁，已知量R₀來(lái)表達(dá)R_x=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）如果將圖甲中的定值電阻更換為額定電壓為2.5V小燈泡，則該實(shí)驗(yàn)也可測(cè)量小燈泡的電功率，測(cè)量時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所畫(huà)圖象如圖丁所示，則該小燈泡的額定功率為0.5W．

Answer 1

分析 （1）實(shí)物連接圖中，主要從電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器的使用方法上考慮：
從電流表和電壓表的量程、連接方式、正負(fù)接線(xiàn)柱三個(gè)方面分析．
從滑動(dòng)變阻器的接線(xiàn)柱選擇和滑片位置分析．
（2）讀取電壓表、電流表示數(shù)時(shí)，首先明確電表選擇的量程和對(duì)應(yīng)的分度值，讀數(shù)時(shí)視線(xiàn)與指針?biāo)鶎?duì)刻線(xiàn)相垂直；
已知待測(cè)電阻兩端電壓和通過(guò)的電流，利用R=$\frac{U}{I}$得到電阻；為減小誤差，需多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，求平均值；
（3）分析選項(xiàng)中各實(shí)驗(yàn)的操作方法進(jìn)行解答；
（4）要測(cè)出未知電阻的阻值，需測(cè)出電阻兩端的電壓及通過(guò)電阻的電流，此題可以很方便地測(cè)出導(dǎo)體兩端的電壓，可根據(jù)串聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律，閉合開(kāi)關(guān)，測(cè)出總電壓，得出定值電阻兩端的電壓，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$得出電路中的電流，可根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出未知電阻的阻值．
（5）根據(jù)圖象確定額定電壓及其電流，由P=UI計(jì)算出額定電功率．

解答 解：
（1）電壓表并聯(lián)在燈泡和滑動(dòng)變阻器的兩端，測(cè)燈泡和滑動(dòng)變阻器的總電壓，所以電壓表的“3”接線(xiàn)柱和滑動(dòng)變阻器左下端接線(xiàn)柱連接錯(cuò)誤，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在燈泡兩端，電壓表的“3”接線(xiàn)柱和燈泡右端接線(xiàn)柱連接，如下圖：

（2）由圖知：電壓表選擇的是0～3V量程，對(duì)應(yīng)的分度值為0.1V，此時(shí)的示數(shù)為2.4V；
電流表選擇的是0～0.6A量程，對(duì)應(yīng)的分度值為0.02A，此時(shí)的示數(shù)為0.4A；
待測(cè)電阻的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.4V}{0.4A}$=6Ω．
為了減小誤差，應(yīng)移動(dòng)滑動(dòng)變阻器，改變電阻兩端的電壓和電流，多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，求平均值；
（3）A．探究電流產(chǎn)生熱量與電阻的關(guān)系時(shí)，應(yīng)保持電流不變，改變定值電阻的阻值，利用該電路不能完成；
B．探究電流與電壓的關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻的阻值不變，改變兩端的電壓，利用該電路能完成；
C．探究電流與電阻關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制電阻兩端的電壓不變，改變定值電阻的阻值，利用該電路不能完成．
（4）①閉合S、S₁，電阻R₀被短路，此時(shí)電壓表的示數(shù)等于電源電壓U；
②閉合S，斷開(kāi)S₁，此時(shí)電壓表測(cè)量Rx兩端的電壓U₁；
③根據(jù)串聯(lián)電路電壓的特點(diǎn)，則U₀=U-U₁；
串聯(lián)電路中電流相等，所以I_x=I₀=$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$；
R_x=$\frac{{U}_{x}}{{I}_{x}}$=$\frac{{U}_{1}}{\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}}$=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$．
（5）由圖象知，當(dāng)電壓為2.5V時(shí)，電流為0.2A，則P=UI=2.5V×0.2A=0.5W．
故答案為：（1）見(jiàn)上圖；（2）6；多次測(cè)量求平均值，減小實(shí)驗(yàn)誤差；（3）B；（4）①閉合開(kāi)關(guān)S、S₁；②閉合開(kāi)關(guān)S，斷開(kāi)S₁；③$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$；（5）0.5．

點(diǎn)評(píng) 本題是伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了電表的讀數(shù)、電阻的計(jì)算、測(cè)量電阻的特殊方法設(shè)計(jì)，還考查了電功率的計(jì)算，考查全面，有一定難度．