Question

在“用電壓表和電流表測電阻的實驗”中
（1）實驗的原理是：

 

．
（2）按圖（甲）所示電路圖，將圖（乙）中的實物用筆畫線表示導線連接起來

（3）某次測量電壓表的示數為2V．電流表的示數如圖所示，則被測電阻的阻值為

 

?；

（4）若用其它的方法測量電阻，老師提供了下列器材：一個標準電阻箱能表示出阻值的變阻器，電路符號為待測電阻R_x、若干開關、一個滿足實驗要求的電源、若干導線和一個刻度不準確但靈敏度良好的電流表（電流表的量程足夠大），請利用所給的器材完成實驗
①在虛線方框內畫出你設計的實驗電路圖；

②將下面的實驗步驟補充完整，并用字母表示需要測出的物理量；
步驟l：開關斷開，并按設計的電路圖連接電路；：
步驟2：

 

；
步驟3：

 

．
③寫出R_X的表達式：R_X=

 

（用測量的物理量表示）

Answer 1

分析：（1）伏安法測電阻的原理：R=

U

I

．
（2）從電源正極開始，按照電流方向，依次串聯各元件，電壓表并聯在燈泡兩端．
連接過程中注意電壓表、電流表的量程和滑動變阻器的接線柱的選擇．
從題目中的電流表表盤知，電流表選擇0～0.6A量程．
圖中是定值電阻，電阻不變，當定值電阻兩端電壓為2V時，電流為0.4A．
根據電阻一定時，電流跟電壓成正比，電流表滿量程時，電壓不會超過3V，所以電壓表選擇0～3V．
滑動變阻器的接線柱選擇一上一下，電路圖接入左半段，實物圖中滑動變阻器選擇左下端接線柱，上面的接線柱任意選擇．
（3）電流表的讀數：首先確定使用的量程，然后確定每一個大格和每一個小格代表的示數．
知道電壓和電流，根據R=

U

I

，求出電阻．
（4）測R_X的阻值，沒有電壓表，但有能表示阻值的電阻箱，可以使R_X與電阻箱并聯，找電壓相等．但是電流表不準確，不能準確測量電流，但電流表靈敏，可采用等效替代的方法，首先把與電流表串聯在電源上，電流表有示數為I，再把電阻箱和電流表串聯在電源上，調節電阻箱，使電流表的示數也為I，R_X的阻值與電阻箱的阻值相等．

解答：解：（1）用電壓表和電流表測電阻的實驗原理：R=

U

I

．
（2）由題目中的電流表表盤知，電流表選擇0～0.6A量程．
電流為0.4A時，電壓為2V，電阻一定時，根據電流跟電壓的成正比，
當電流為0.6A滿量程時，電壓為3V，所以選擇0～3V．
電路圖中滑動變阻器接左半段，實物圖中，滑動變阻器要選擇左下端接線柱，上面接線柱任意選擇．
從電源正極開始，依次連接開關、電流表、滑動變阻器、定值電阻，到電源負極．電壓表并聯在定值電阻兩端．實物圖如圖1．
（3）電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.4A．
R=

U

I

=

2V

0.4A

=5Ω．
（4）沒有電壓表，R_X與電阻箱并聯，電流表不準確無法準確測量電流，采用R_X與電阻箱用開關單獨控制，單獨接入電源，使電流表示數相同，被測電阻等于電阻箱顯示的電阻，電路圖2：

步驟：
步驟1：開關斷開，按電路圖連接電路．
步驟2：閉合開關S₁，斷開開關S₂，記下電流表的示數I；
步驟3：斷開開關S₁，閉合開關S₂，調節電阻箱到適當位置，使電流表的示數等于I，記下此時電阻箱的阻值R．
所以R_X=R．
故答案為：（1）R=

U

I

；（2）如圖1；（3）5；
（4）①如圖2；
②步驟2：閉合開關S₁，斷開開關S₂，記下電流表的示數I；
步驟3：斷開開關S₁，閉合開關S₂，調節電阻箱到適當位置，使電流表的示數等于I，記下此時電阻箱的阻值R．
③表達式R_X=R．

點評：沒有電壓表，利用定值電阻和電流表以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成并聯電路，找電壓相等列等式求出被測電阻；沒有電流表，利用電壓表和定值電阻以及其他元件測量電阻的阻值時，一般設計成串聯電路，找電流相等列等式求出被測電阻．
本題有電流表，但是電流表的不準確，不能準確測量電流大小，只能采用等效替代的方法，利用兩個支路到達相等的刻度值，確定電阻的大小．