Question

13．要測量一個阻值約為幾百歐的電阻R_x，實驗室提供的器材有：電源（電壓為3V）、學生用電流表（量程為0～0.6A、0～3A）、學生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、滑動變阻器R₁和電阻箱R₂ （0～9999Ω 5A）各一個，開關、導線若干．

（1）小明用伏安法測量該電阻，甲圖是小明連接的電路．連接電路時，小明注意到了開關應斷開，滑片P應該滑到右邊（“左邊”或“右邊”）；
（2）接通電路后，觀察到電流表無示數，電壓表示數接近3V，若電路只有一處故障，則可能是電阻斷路；
（3）在排除故障換用新元件后，經檢查電路完好．閉合開關，逐漸減小滑動變阻器的接入電阻至最小，電壓表示數逐漸變大，但電流表的指針幾乎不偏轉，電流太小的原因是待測電阻的阻值較大且電源電壓低，所以按小明所選的器材不能用伏安法測出該電阻的阻值；
（4）小明又想到一種新的測量方法，電路如圖乙所示，操作如下：先閉合S₁、斷開S₂，調節(jié)滑動變阻器R₁，使電壓表的示數為U；再斷開S₁、閉合S₂，調節(jié)R₂，使電壓表的示數為U，記錄此時電阻箱的示數R；則R_x=R₂．

Answer 1

分析 （1）連接電路前，開關應處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器接入電路的阻值為最大．由圖知滑動變阻器接入電路的為左半部分電阻，據此判斷滑片位置；
（2）電壓表有示數并等于電源電壓，電流表無示數，故障只有與電壓表并聯的電路斷路了；
（3）當電路中電壓不變時，電阻減小，電流表示數太小，原因可能是電源電壓太小或所測電阻太大；
（4）根據串聯電路的電壓特點和歐姆定律即可分析實驗過程．

解答 解：（1）連接電路前，開關應處于斷開狀態(tài)；滑動變阻器接入電路的阻值為最大．由圖知滑動變阻器接入電路的為左半部分電阻，可以判斷滑片在最右邊時連入電路中的電阻最大．
（2）電流表沒有示數說明電路斷路了，而電壓表有示數，說明電壓表兩接線柱到電源間是通路，則故障為：電阻斷路；
（3）因為電源電壓為3V，而電阻R_x的阻值大約為幾百歐，即待測電阻的阻值較大且電源電壓低，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流太小，所以不能用伏安法測出該電阻的值；
（4）如圖乙所示，先閉合S₁、斷開S₂，調節(jié)滑動變阻器R₁，使電壓表的示數為U；再斷開S₁、閉合S₂，調節(jié)R₂，使電壓表的示數為U，記錄此時電阻箱的示數R；
由于串聯電路中電源電壓和滑動變阻器R₁兩端的電壓不變，則R_x=R． 
故答案為：（1）斷開；右邊；（2）電阻斷路；（3）待測電阻的阻值較大且電源電壓低．（4）R₂；U；R．

點評 此題測量電阻的實驗，考查了電路實驗的分析和設計．要根據不同的情況用不同的方法測量電阻．