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20.「★☆」在做“伏安法测电阻”的实验中，小林设计并连接了如图甲所示的部分电路。
(1)(1分)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线，使电路连接完整(要求:导线不可交叉)，并标出电源的“+”极。
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最
(3)在实验过程中，电压表指针猛然偏向表盘最右侧，电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障，则发生的故障可能是定值电阻$R_x$
(4)排除故障后，小林继续进行实验，某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示，则测得未知电阻$R_x$的阻值为
(5)为了减小实验误差，应调节
(6)小林对实验进一步拓展，在缺少电流表的情况下，设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻$R_x$的阻值，已知滑动变阻器的最大阻值为$R_0$，电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下：
①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至a端，读出电压表的示数为$U_1$；
②再将滑动变阻器的滑片移至b端，读出电压表的示数为$U_2$；
③未知电阻$R_x$阻值的表达式:$R_x = \dfrac{U_2 R_0}{U_1 - U_2}$。
(1)(1分)请用笔画线补齐图中缺失的一根导线，使电路连接完整(要求:导线不可交叉)，并标出电源的“+”极。
(2)闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调至最
右
(选填“左”或“右”)端。此时，滑动变阻器的作用是保护电路
。(3)在实验过程中，电压表指针猛然偏向表盘最右侧，电流表示数几乎为0。若电路中只有一处故障，则发生的故障可能是定值电阻$R_x$
断路
(选填“短路”或“断路”)。(4)排除故障后，小林继续进行实验，某次测量中电压表和电流表的示数如图乙所示，则测得未知电阻$R_x$的阻值为
10
$\Omega$。(5)为了减小实验误差，应调节
滑动变阻器的滑片
，改变电压表、电流表的示数，记录多组电压、电流值，并算出相应的电阻值，取这些阻值的平均值记为电阻$R_x$的阻值。(6)小林对实验进一步拓展，在缺少电流表的情况下，设计了如图丙所示的实验电路来测量未知电阻$R_x$的阻值，已知滑动变阻器的最大阻值为$R_0$，电源电压未知且恒定不变。实验步骤如下：
①闭合开关S，将滑动变阻器的滑片移至a端，读出电压表的示数为$U_1$；
②再将滑动变阻器的滑片移至b端，读出电压表的示数为$U_2$；
③未知电阻$R_x$阻值的表达式:$R_x = \dfrac{U_2 R_0}{U_1 - U_2}$。
答案
20.答案 (1)如图所示
(2)右 保护电路 (3)断路 (4)10 (5)滑动变阻器的滑片 (6)③$\frac{U_1}{U_2-U_1} R_0$解析 (1)电压表应并联在定值电阻两端,电流应从电压表的正接线柱流入、负接线柱流出;(2)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片移到阻值最大处,即最右端,这样做的目的是保护电路;(3)实验过程中,电压表指针猛然偏向表盘最右侧,电流表示数几乎为0,说明与电压表并联的部分断路,可能是定值电阻$R_x$断路,电压表串联接入电路;(4)由图乙可知,电压表的示数为1.2 V,电流表的示数为0.12 A,则$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$;(5)为减小误差,应调节滑动变阻器的滑片,改变电压表、电流表的示数,记录多组电压、电流值并计算电阻值,取平均值减小误差;(6)①将滑动变阻器的滑片移至a端,测得定值电阻两端的电压为$U_1$;②再将滑动变阻器的滑片移至b端,测得电源电压为$U_2$;滑动变阻器的电阻丝始终全部接入电路,滑动变阻器两端的电压为$U_0=U_2-U_1$,电路中的电流为$I=\frac{U_0}{R_0}=\frac{U_2-U_1}{R_0}$,③未知电阻$R_x$阻值的表达式:$R_x=\frac{U_1}{I}=\frac{U_1}{\frac{U_2-U_1}{R_0}}=\frac{U_1}{U_2-U_1} R_0$。
解析
【分析】
本题围绕“伏安法测电阻”实验展开，需结合电路连接规则、滑动变阻器使用要求、电路故障判断方法、欧姆定律等知识逐一分析：
(1) 补全电路：伏安法测电阻时，电流表串联在电路，电压表需并联在待测电阻$R_x$两端，且电流从电表正接线柱流入、负接线柱流出，据此补充缺失导线；
(2) 滑动变阻器操作：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，目的是保护电路，需结合接线判断滑片位置；
(3) 故障分析：电压表指针偏至最右侧、电流几乎为0，说明电压表串联接入电路，对应$R_x$断路；
(4) 电阻计算：根据电表量程和分度值读出示数，利用欧姆定律计算$R_x$；
(5) 减小误差：多次测量需调节滑动变阻器滑片，改变电压电流，取平均值减小误差；
(6) 拓展实验：利用滑动变阻器不同端点的电压，结合串联电路规律推导$R_x$表达式。
【解析】
(1) 电压表应并联在$R_x$两端，电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出，补全导线后电路完整（对应参考答案图示）；
(2) 闭合开关前，滑动变阻器滑片调至阻值最大处，由图可知滑动变阻器接左下端和右上端，滑片在最右端时接入电阻最长、阻值最大，此时作用是保护电路；
(3) 电压表指针偏至最右侧、电流几乎为0，说明与电压表并联的$R_x$断路，电压表串联测电源电压，导致指针满偏；
(4) 电压表用0~3V量程，分度值0.1V，示数1.2V；电流表用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数0.12A，由欧姆定律得$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；
(5) 为减小误差，需调节滑动变阻器的滑片，改变电压、电流，记录多组数据取电阻平均值；
(6) 滑片移至a端时，滑动变阻器阻值为0，电压表测电源电压$U_2$；滑片移至b端时，滑动变阻器最大阻值$R_0$与$R_x$串联，电压表测$R_x$两端电压$U_1$，滑动变阻器两端电压为$U_2-U_1$，电路电流$I=\frac{U_2-U_1}{R_0}$，则$R_x=\frac{U_1}{I}=\frac{U_1 R_0}{U_2-U_1}$。
【答案】
(1) 如图所示；(2) 右；保护电路；(3) 断路；(4) 10；(5) 滑动变阻器的滑片；(6) ③$\frac{U_1}{U_2-U_1}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是电学实验核心题型，全面考查伏安法测电阻的基础操作、故障判断、电阻计算及误差处理，拓展部分结合串联电路规律考查缺电流表时的电阻测量，注重知识灵活应用，是中考电学实验典型题型。
【难度系数】
0.7
本题围绕“伏安法测电阻”实验展开，需结合电路连接规则、滑动变阻器使用要求、电路故障判断方法、欧姆定律等知识逐一分析：
(1) 补全电路：伏安法测电阻时，电流表串联在电路，电压表需并联在待测电阻$R_x$两端，且电流从电表正接线柱流入、负接线柱流出，据此补充缺失导线；
(2) 滑动变阻器操作：闭合开关前，滑动变阻器需调至最大阻值处，目的是保护电路，需结合接线判断滑片位置；
(3) 故障分析：电压表指针偏至最右侧、电流几乎为0，说明电压表串联接入电路，对应$R_x$断路；
(4) 电阻计算：根据电表量程和分度值读出示数，利用欧姆定律计算$R_x$；
(5) 减小误差：多次测量需调节滑动变阻器滑片，改变电压电流，取平均值减小误差；
(6) 拓展实验：利用滑动变阻器不同端点的电压，结合串联电路规律推导$R_x$表达式。
【解析】
(1) 电压表应并联在$R_x$两端，电流从电压表正接线柱流入、负接线柱流出，补全导线后电路完整（对应参考答案图示）；
(2) 闭合开关前，滑动变阻器滑片调至阻值最大处，由图可知滑动变阻器接左下端和右上端，滑片在最右端时接入电阻最长、阻值最大，此时作用是保护电路；
(3) 电压表指针偏至最右侧、电流几乎为0，说明与电压表并联的$R_x$断路，电压表串联测电源电压，导致指针满偏；
(4) 电压表用0~3V量程，分度值0.1V，示数1.2V；电流表用0~0.6A量程，分度值0.02A，示数0.12A，由欧姆定律得$R_x=\frac{U}{I}=\frac{1.2\ \mathrm{V}}{0.12\ \mathrm{A}}=10\ \Omega$；
(5) 为减小误差，需调节滑动变阻器的滑片，改变电压、电流，记录多组数据取电阻平均值；
(6) 滑片移至a端时，滑动变阻器阻值为0，电压表测电源电压$U_2$；滑片移至b端时，滑动变阻器最大阻值$R_0$与$R_x$串联，电压表测$R_x$两端电压$U_1$，滑动变阻器两端电压为$U_2-U_1$，电路电流$I=\frac{U_2-U_1}{R_0}$，则$R_x=\frac{U_1}{I}=\frac{U_1 R_0}{U_2-U_1}$。
【答案】
(1) 如图所示
；(2) 右；保护电路；(3) 断路；(4) 10；(5) 滑动变阻器的滑片；(6) ③$\frac{U_1}{U_2-U_1}R_0$【知识点】
伏安法测电阻、欧姆定律、电路故障分析
【点评】
本题是电学实验核心题型，全面考查伏安法测电阻的基础操作、故障判断、电阻计算及误差处理，拓展部分结合串联电路规律考查缺电流表时的电阻测量，注重知识灵活应用，是中考电学实验典型题型。
【难度系数】
0.7
