Question

實驗室中要測量一只阻值約1kΩ的電阻．能提供的器材有：干電池兩節(jié)、學(xué)生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、學(xué)生用電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、滑動變阻器（100Ω  2A）和電阻箱（0～9999Ω  2A，符號：）各一只、開關(guān)、導(dǎo)線若干．小明選擇了設(shè)當(dāng)器材，設(shè)計的電路如圖所示，
（1）請你按照小明的設(shè)計電路完成下面實物圖的連接．

（2）小強(qiáng)認(rèn)真研究了題中所給器材后，認(rèn)為小明設(shè)計的電路不能測得待測電阻的阻值，請你分析小強(qiáng)作出判斷的理由：

 

．
（3）于是小強(qiáng)和小明一起重新制定的實驗方案，他們選擇了干電池兩節(jié)、開關(guān)三只、待測電阻、

 

 

、

 

和若干導(dǎo)線，利用等效替代法設(shè)計了電路，順利地完成了實驗．
請你將他們未寫出的器材名稱填在空格處，并將電路圖畫在虛線框中．

（4）若根據(jù)虛線框中的電路圖，已完成了實物的連接，請寫出測得待測電阻的主要實驗步驟：
①

 

．
②

 

．
③

 

．
④

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電路圖畫實物圖，從電源正極開始，依次串聯(lián)各元件，最后把電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端．
連接過程中，注意電壓表、電流表的量程，正負(fù)接線柱，連接方式．
注意滑動變阻器選擇一上一下接線柱與電路圖中接入的部分對應(yīng)．  （2）根據(jù)電路最大電壓和最小電阻，求得電路最大電流為0.003A＜0.02A（電流表分度值），實驗中的電流表無法準(zhǔn)確測量電流值．
（3）只有電壓表，利用等效電路測被測電阻的阻值．
使滑動變阻器與被測電阻串聯(lián)，滑動變阻器起分擔(dān)電壓和保護(hù)電路的作用．
電壓表與被測電阻并聯(lián)，測被測電阻電壓U．
在不改變滑片位置時，通過開關(guān)的閉合與斷開，使電阻箱替代被測電阻，調(diào)節(jié)電阻箱旋鈕，使電壓表示數(shù)還為U，則電阻箱阻值與被測電阻阻值相等．

解答：解：（1）電源電壓為3V，電壓表選擇0～3V量程．
電路最大電流約為：I=

U

R

=

3V

1000Ω

0.003A＜0.6A，電流表選擇0～0.6A量程．電流從正接線柱流入，從負(fù)接線柱流出．
滑動變阻器與電路圖中相對應(yīng)，接右半段，選右下端接線柱，任意選擇上面一個接線柱．
從電源正極出發(fā)，按照電流方向，依次串聯(lián)開關(guān)、電流表、滑動變阻器、定值電阻，到電源的負(fù)極，電壓表并聯(lián)在定值電阻兩端．如圖．
 
（2）電路最大電流為0.003A＜0.02A（電流表的分度值），電流表無法準(zhǔn)確測量電流值．
（3）滑動變阻器與被測電阻串聯(lián)，分擔(dān)電壓和保護(hù)電路．
電壓表測被測電阻電壓．
通過開關(guān)閉合和斷開，使電阻箱來等效替代被測電阻，被測電阻和電阻箱并聯(lián)．
干路上有開關(guān)控制電路，如圖．
 
（4）實驗步驟：①將電阻箱、滑動變阻器接入電路的電阻調(diào)至最大，保護(hù)電路．
②斷開S₂，閉合S、S₁，讀得電壓表示數(shù)為U．
③保持滑動變阻器滑片位置不變，斷開S₁，閉合S、S₂，調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表示數(shù)仍為U．
④讀得電阻箱此時接入電路的電阻，即被測電阻的阻值．
故答案為：（1）如圖；（2）因為電源電壓為3V，待測電阻阻值約為1kΩ，則電路中電流約為0.003A，而電流表的最小分度值為0.02A，無法讀數(shù)；（3）電阻箱；滑動變阻器；電壓表；
（4）①將電阻箱、滑動變阻器接入電路的電阻調(diào)至最大．
②斷開S₂，閉合S、S₁，讀得電壓表示數(shù)為U．
③保持滑動變阻器滑片位置不變，斷開S₁，閉合S、S₂，調(diào)節(jié)電阻箱，使電壓表示數(shù)仍為U．
④讀得電阻箱此時接入電路的電阻．

點評：被測電阻阻值很大的測量方法：
（1）被測電阻很大時，用普通的電流表無法直接測量電流，用已知電阻和被測電阻串聯(lián)，利用串聯(lián)電路電流相等，求得已知電阻的電流，即被測電阻的電流．
（2）如本題，利用電阻箱等效替代的方法．