Question

3．測量一未知電阻的阻值．
（1）某同學首先用多用電表粗測電阻的大小，將多用表選擇開關置于×10Ω擋，調零后，將紅黑表筆分別接電阻兩端，發(fā)現(xiàn)指針讀數(shù)如圖1所示，則所測阻值為200Ω．
（2）接著該同學計劃用伏安法準確測量電阻的阻值，提供的實驗器材有：
8V直流電源；電壓表（0～10V，內阻約20kΩ）；電流表（0～50mA，內阻約10Ω）；滑動變阻器（0～20Ω，1A）；開關和導線．請根據實驗要求和提供的器材，參考下面未完全連接好的實物電路在如圖2虛線方框內畫出實驗電路圖，并完成如圖3實物電路未連接的導線．

（3）在上述（2）的實驗中，連接好電路后，閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表皆沒有讀數(shù)，該同學用多用電表檢查電路故障．他的操作如下：選用多用電表的直流電壓擋，將紅、黑表筆分別接在：電源正負極間；變阻器電阻絲的兩端；電流表“-”接線柱和電壓表“+”接線柱之間，結果多用電表的指針均發(fā)生偏轉，則可能是連接連接電流表和電壓表之間的導線發(fā)生了斷路．
（4）實驗中移動變阻器滑動頭，記下多組電流表、電壓表讀數(shù)（U，I），然后在坐標紙上作出U-I圖線，圖線的斜率大小表示待測電阻阻值．在這個實驗中，測量值＜真實值．（填“＞”“=”或“＜”）

Answer 1

分析 （1）歐姆表指針示數(shù)與倍率的乘積是歐姆表的示數(shù)．
（2）根據待測阻值與滑動變阻器阻值間的關系確定滑動變阻器是采用分壓接法還是限流接法，根據待測電阻阻值與電流表與電壓表內阻間的關系確定電流表采用內接法還是外接法，然后作出實驗電路圖；根據實驗電路圖連接實物電路圖．
（3）根據電路故障現(xiàn)象分析電路故障原因．
（4）根據歐姆定律求出電壓與電流的關系式，然后根據表達式求出電阻大小；電流表外接法，由于電壓表分流，使電阻測量值小于真實值．

解答 解：（1）由圖甲所示歐姆表可知，所測電阻阻值為：20×10Ω=200Ω．
（2）由于滑動變阻器最大阻值為20Ω，遠小于待測電阻阻值200Ω，如果滑動變阻器采用限流接法，移動滑動變阻器滑片時，電路電流及待測電阻電壓變化較小，不能進行多次測量，因此滑動變阻器應采用分壓接法；電壓表內阻是
20kΩ，電流表內阻是10Ω，待測電阻阻值約為200Ω，相對來說電壓表內阻遠大于待測電阻阻值，因此電流表應采用外接法，實驗電路圖如圖1所示；根據實驗電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖2所示．
（3）閉合開關，發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表皆沒有讀數(shù)，說明電路存在斷路；用電壓表測：電源正負極間、變阻器電阻絲的兩端、電流表“-”接線柱和電壓表“+”接線柱之間，結果多用電表的指針均發(fā)生偏轉，說明各測試連點之間不存在斷路，因此電路斷路位置在連接電流表與電壓表之間的導線斷路．
（4）由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R}$，則U=IR，在電阻一定時，U與I成正比，它們的比例系數(shù)是導體電阻R，因此U-I圖象的斜率大小表示電阻阻值；實驗采用了電流表外接法，由于電壓表的分流作用，使電流表的測量值大于真實值，由R=$\frac{U}{I}$可知，電阻的測量值小于電阻的真實值．
故答案為：（1）200；（2）實驗電路圖如圖1所示；實物電路圖如圖2所示；
（3）連接電流表和電壓表；（4）斜率，＜

點評 本題考查了歐姆表讀數(shù)、設計實驗電路、連接實物電路圖、實驗誤差分析等問題；設計實驗電路是該題的難點，也是正確解題的關鍵；設計實驗電路的關鍵是：確定滑動變阻器采用分壓接法還是限流接法，電流表是采用內接法還是外接法．