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18. 小龙同学用伏安法测量一个定值电阻 $R_{x}$ 的阻值,进行了如下实验。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求滑片 P 向右移动时,电路中的电流变大。
(2)连接电路过程中,开关处于______状态。
(3)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,移动滑片 P,电压表示数无明显变化,电流表示数为零。造成该故障的原因是______。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑片 P,电压表示数为 2.4 V 时,电流表的示数如图乙所示,待测电阻的阻值为______ Ω。
(5)实验中,改变滑片 P 的位置,并记录相应数据,多次测量求 $R_{x}$ 的平均值是为了______。
(6)在缺少电流表时,小龙选用阻值为 $R_{0}$ 的定值电阻设计了如图丙所示的电路,并完成实验。过程如下：
①闭合 S 和 $S_{1}$,电压表的示数为 $U_{1}$；
②再闭合 $S_{2}$,电压表的示数为 $U_{2}$；
③$R_{x}= $______(用字母 $U_{1}$、$U_{2}$ 和 $R_{0}$ 表示)。
(1)用笔画线代替导线,将图甲中的电路连接完整。要求滑片 P 向右移动时,电路中的电流变大。
(2)连接电路过程中,开关处于______状态。
(3)闭合开关后,发现电压表的示数约为电源电压,移动滑片 P,电压表示数无明显变化,电流表示数为零。造成该故障的原因是______。
(4)排除故障后闭合开关,移动滑片 P,电压表示数为 2.4 V 时,电流表的示数如图乙所示,待测电阻的阻值为______ Ω。
(5)实验中,改变滑片 P 的位置,并记录相应数据,多次测量求 $R_{x}$ 的平均值是为了______。
(6)在缺少电流表时,小龙选用阻值为 $R_{0}$ 的定值电阻设计了如图丙所示的电路,并完成实验。过程如下：
①闭合 S 和 $S_{1}$,电压表的示数为 $U_{1}$；
②再闭合 $S_{2}$,电压表的示数为 $U_{2}$；
③$R_{x}= $______(用字母 $U_{1}$、$U_{2}$ 和 $R_{0}$ 表示)。
答案
(1)如图所示
(2)断开
(3)Rx断路
(4)10
(5)减小误差
(6)U1R0/(U2-U1) [解析]
(1)滑动变阻器应与定值电阻串联，同时题中要求闭合开关后，滑动变阻器的滑片向右移动时电路中电流变大，由此确定，滑动变阻器接入电路中的电阻变小，应接右下接线柱。
(2)为了保护电路，连接电路时，开关必须断开。
(3)电流表没有示数，说明电路为断路，电压表有示数，说明电路中与电压表并联以外的部分不会断路，所以应是与电压表并联的电路出现了断路，即可能是Rx断路。
(4)由题图乙知，电流表选用的是0~0.6A的测量范围，分度值为0.02A，通过Rx的电流为0.24A，由欧姆定律可得Rx=Ux/I=2.4V/0.24A=10Ω。
(5)实验中，改变滑片P的位置，并记录相应数据，多次测量求Rx的平均值，是为了减小误差。
(6)①闭合S和S1，Rx、R0串联，电压表测量Rx两端的电压，电压表的示数为U1；②再闭合S2，R0被短路，电路中只有Rx，电压表测量Rx两端的电压，也测量电源电压，电压表的示数为U2，电源电压U = U2；③在步骤①中，R0两端的电压U0=U - Ux=U2-U1，Rx两端的电压Ux=U1，因为在串联电路中电流处处相等，结合欧姆定律可得U0/R0=Ux/Rx，(U2-U1)/R0=U1/Rx，解得Rx=U1R0/(U2-U1)。
