Question

實驗室備有下列器材：待測定值電阻Rx，阻值在7～9Ω之間；滑動變阻器兩個，規(guī)格分別為（0～500Ω和0～10Ω）；定值電阻R₀，阻值10Ω；電流表A；電源電壓U恒為4V；單刀雙擲開關S及導線若干．為了較精確地測出待測電阻Rx的電阻，小聰設計了如圖a所示的電路．

（1）請根據(jù)電路圖將圖b中的實驗電路連接完整（導線不允許交叉）．
（2）為較好地完成實驗，在設計的電路中，電流表的量程應選

 

A，滑動變阻器應選

 

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（3）小聰設計的實驗操作主要步驟是：
①．將開關擲向a，移動滑動變阻器的滑片至某一位置，使A表的指針指到表盤上某一適當位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₁）
②．將開關擲向b，移動滑動變阻器的滑片至另一位置，使A表的指針指到表盤上另一適當位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₂）
同組小明認為小聰設計的步驟②中有不妥當之處，請你幫小聰寫出正確的步驟

 

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Answer 1

分析：（1）根據(jù)電路圖連接實物圖，將開關的中間觸電與電流表的負接線柱相連，使R₀與開關的右觸電相連即可；
（2）根據(jù)電源電壓和最小電阻求電路最大電流，確定電流表的量程．
滑動變阻器在電路中起保護電路和分擔電壓的作用，滑動變阻器電阻太大，分擔電壓太大，被測電阻分擔電壓太小，電流小，無法用電流表測電流，故滑動變阻器電阻和被測電阻阻值不要相差太大．
（2）將開關擲向a時，測出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個未知量，無法求出R_X．
將開關擲向b時，測出電路電流I₂，U=I₂（R+R₀），其中的R可以用電源電壓U、I₂、R₀來表示，所以R=

U

I2

-R₀．
故采用滑片的位置不動，電源電壓一定，S擲向a和S擲向b，找電源電壓相同列等式求解．
則等式為：I₁（R_X+R）=I₂（R₀+R），求出R_X．

解答：解：（1）將開關的中間觸電與電流表的負接線柱相連，使R₀與開關的右觸電相連，如下圖所示：

（2）被測電阻阻值約為7Ω～9Ω，電源電壓為4V．
電路最大電流為：I=

U

R

=

4V

7Ω

=0.57A＜0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程．
滑動變阻器在電路中分擔電壓，如果滑動變阻器的阻值比被測電阻大很多，分擔電壓很大，被測電阻分擔電壓很小，被測電阻的電流很小，無法準確測量電流，故選0～10Ω的滑動變阻器．
（3）S擲向b時，測出電路電流I₂，U=I₂（R+R₀），所以R=

U

I2

-R₀．
S擲向a時，測出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個未知量，無法表示出R_X．
要測出R_X，當S擲向b時，保持滑動變阻器的滑片不變．
故正確步驟為：將開關擲向b，保持滑動變阻器的滑片位置不變，使電流表的指針指到表盤上另一適當位置，讀出電路穩(wěn)定后電流表的示數(shù)（記為I₂）．
故答案為：（2）0～0.6；0～10Ω；（3）將開關擲向b，保持滑動變阻器的滑片位置不變，使電流表的指針指到表盤上另一適當位置，讀出電路穩(wěn)定后電流表的示數(shù)（記為I₂）．

點評：伏安法測電阻是初中物理最常用的測電阻的方法，實驗中電壓表、電流表及滑動變阻器的連接非常關鍵．設計實驗和計算中，采用開關閉合與斷開、滑片移動等改變電路連接，找前后兩個過程電源電壓相等是很常用的類型，一定要掌握．