Question

【題目】學(xué)習(xí)電學(xué)時我們會做許多相關(guān)實驗。

實驗一：在圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，燈L不亮，電壓表V有示數(shù)。已知除燈L和電阻R外，電路中各處均接觸良好，其余元件均完好。

（1）請判斷該電路中存在的故障可能是_____或_____；

（2）為進一步確定故障，小華同學(xué)將圖中的電壓表正確并聯(lián)在燈L兩端，請判斷他能否查找出電路的故障，并說明理由。_____。

（3）若小明同學(xué)將一個電流表正確串聯(lián)在電路中，閉合開關(guān)S，觀察電流表的示數(shù)情況。若電流表有示數(shù)，說明故障是_____，若電流表無示數(shù)，說明故障是_____。

實驗二：小明同學(xué)利用電壓表和電流表測定待測電阻Rx的阻值，他按下面正確的步驟進行實驗：

（設(shè)計實驗）小明根據(jù)伏安法測電阻的原理設(shè)計了正確的電路圖。

（實驗器材）

電源（電壓保持不變）、滑動變阻器（銘牌上標(biāo)有“20Ω2A”字樣）、電流表、電壓表、待測電阻Rx、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

（1）如圖是他實驗時的電路，但連接不完整，請你幫他完成電路的連接（要求滑片向右移，電壓表示數(shù)變大）。

（______）

（2）在連接實物電路時，閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動變阻器的滑片位置調(diào)到_____（填寫“C”或“D”）端。

（3）閉合開關(guān)S，觀察到電壓表和電流表示數(shù)分別為1.7V和0.14A．繼續(xù)實驗又測得兩組數(shù)據(jù)，記錄表格中。則該同學(xué)所用電源電壓為_____V。

（4）實驗中測出電阻Rx的阻值為_____Ω．（結(jié)果保留一位小數(shù)）

實驗次數(shù)	電壓/V	電流/A	電阻/Ω
1	1.7	0.14	12.1
2	2.2	0.18	12.2
3	2.5	0.20	12.5

（5）該同學(xué)設(shè)想進行第4次實驗：調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，事實上實驗沒有做成功，其主要原因是_____。

Answer 1

【答案】L短路 R斷路 不能，因為R斷路或L短路時電壓表均無示數(shù) L短路 R斷路 C 4.5 12.3 滑動變阻器的最大阻值偏小

【解析】

實驗一：（1）在串聯(lián)電路中燈不亮、電壓表有示數(shù)的故障所在：①燈L被短路，電路中只有電阻R，電壓表測量R兩端的電壓，有示數(shù)；②所測用電器開路，電壓表通過燈L、閉合的開關(guān)、導(dǎo)線接在電源的正負(fù)極上，電壓表有示數(shù)；（2）當(dāng)把電壓表接在燈L兩端：燈L被短路，分壓為0，電壓表的示數(shù)為0；電阻R開路，電壓表接不到電源上，示數(shù)為0．所以不能判斷故障所在；（3）電路中接入電流表，電流表若有示數(shù)，說明電阻R沒有處于開路，據(jù)此分析；電流表若沒有示數(shù)，說明電路處于開路狀態(tài)，據(jù)此分析；

實驗二：（1）根據(jù)表中電流大小確定電流表選用小量程與電阻串聯(lián)，根據(jù)要求滑片向右移，電壓表示數(shù)變大確定變阻器的連接；（2）在連接實物電路時，為保護電路，閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動變阻器的滑片位置調(diào)到阻值最大處；（3）閉合開關(guān)S前，變阻器的最大電阻連入電路中，根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律求出電源電壓：（4）為減小誤差，將三次測量的平均值作為測量結(jié)果；（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律求出變阻器分得的電壓，根據(jù)分壓原理，求出當(dāng)接入12.3Ω電阻時變阻器連入電路中的電阻。

實驗一：（1）燈與電阻R串聯(lián)，電壓表與電阻R并聯(lián)，電壓表有示數(shù)，說明電壓表與電源兩極連接的部分電路沒有斷路，即燈泡L沒有斷路；燈泡不亮，可能是燈泡L短路，也可能是R斷路，導(dǎo)致電壓表串聯(lián)在電路中，此時電路中電流幾乎為0；由此可得：電路故障可能是燈泡L短路或電阻R斷路；（2）將圖中的電壓表正確并聯(lián)在燈L兩端時，燈L短路或電阻R斷路都會使燈不亮、電壓表的示數(shù)為0，所以不能查找出電路的故障；

（3）電路中接入電流表，若電流表有示數(shù)，說明電阻R沒有斷路，則是燈L被短路；若電流表沒有示數(shù)，說明電路處于斷路狀態(tài)，即是電阻R斷路；

實驗二：（1）根據(jù)表格中電流大小可知，電流表應(yīng)選用小量程與電阻串聯(lián)；要求滑片向右移，電壓表示數(shù)變大，則電流變大，故變阻器接入電路的電阻變小，則滑片P以右的電阻絲連入電路中，如下圖所示：

（2）在連接實物電路時，閉合開關(guān)前應(yīng)把滑動變阻器的滑片位置調(diào)到阻值最大處的C端。

（3）閉合開關(guān)S前，變阻器的最大電阻20Ω連入電路中；閉合開關(guān)S，觀察到電壓表和電流表示數(shù)分別為1.7V和0.14A；根據(jù)歐姆定律和串聯(lián)電路的規(guī)律可得，電源電壓：

U＝UV+IR滑大＝1.7V+0.14A×20Ω＝4.5V；（4）為減小誤差，將三次測量的平均值作為測量結(jié)果，實驗中電阻Rx的阻值為： Rx＝＝12.3Ω；（5）若電阻兩端的電壓為UV＝1.5V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器分得的電壓：U滑＝U﹣UV＝4.5V﹣1.5V＝3V，變阻器分得的電壓為電壓表示數(shù)的2倍，根據(jù)串聯(lián)分壓原理，當(dāng)接入12.3Ω的電阻時，變阻器連入電路中的電阻為：R滑＝2×12.3Ω＝24.6Ω，而變阻器的最大電阻為20Ω，所以，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使電壓表的示數(shù)為1.5V，事實上實驗沒有做成功，其主要原因是滑動變阻器的最大阻值偏小。