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1 小明在进行“测量定值电阻的阻值”实验,器材有:新干电池两节,开关、电压表、电流表、滑动变阻器各一个,待测电阻$R_1$,导线若干。
【基础设问】
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至
(2)图乙是小明连接的测量$R_1$阻值的部分电路。请用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(3)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最
(4)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,小明利用另一只完好的电压表进行检测。把电压表分别接在a、b处和b、c处,电压表均有示数;接在a、c处,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是
(5)▶数据处理 排除故障后,闭合开关并移动滑片P,当电流表示数为0.2 A时,电压表示数如图丙所示,则定值电阻两端的电压为
表1
(6)▶横向拓展 接下来小明将图中的定值电阻换成灯泡来测量其阻值,实验数据和有关计算结果如表2所示。小明计划把3次电阻的平均值作为灯泡的电阻,他认为这样可以减小误差,你认为小明的做法是
表2
【能力设问】
(7)▶特殊测量 在完成上述实验后,小明观察到滑动变阻器的铭牌模糊不清,于是想测量变阻器的最大阻值$R_x$。他从实验室找来一个阻值为$R_0$的定值电阻替换了灯泡,同时撤去了电流表,找到了一个未知电压的电源,利用器材(量程合适的电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干),在不改动电压表位置及其连线的情况下,很快测出了$R_x$大小。
①请你帮小明把设计的电路图画在虚线框丁内。
②简述实验过程及需要测量的物理量并用相应字母表示:ⅰ
ⅱ
③$R_x =$
【基础设问】
(1)连接电路前,小明发现电流表指针如图甲所示,于是他将电流表指针调至
零刻度线处
。(2)图乙是小明连接的测量$R_1$阻值的部分电路。请用笔画线代替导线,将电路连接完整。
(3)闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片P置于最
右
(填“左”或“右”)端。(4)闭合开关,发现电压表和电流表均无示数,小明利用另一只完好的电压表进行检测。把电压表分别接在a、b处和b、c处,电压表均有示数;接在a、c处,电压表无示数。如果电路连接完好,只有一个元件有故障,该故障是
滑动变阻器断路
。(5)▶数据处理 排除故障后,闭合开关并移动滑片P,当电流表示数为0.2 A时,电压表示数如图丙所示,则定值电阻两端的电压为
0.4
V。多次实验所测量的结果如表1所示,则$R_1$的阻值为2.1
Ω(结果保留一位小数)。表1
(6)▶横向拓展 接下来小明将图中的定值电阻换成灯泡来测量其阻值,实验数据和有关计算结果如表2所示。小明计划把3次电阻的平均值作为灯泡的电阻,他认为这样可以减小误差,你认为小明的做法是
错误
(填“正确”或“错误”)的。从表中数据看,不同电压下灯泡的阻值不同,这是灯丝电阻受温度
影响导致的。表2
【能力设问】
(7)▶特殊测量 在完成上述实验后,小明观察到滑动变阻器的铭牌模糊不清,于是想测量变阻器的最大阻值$R_x$。他从实验室找来一个阻值为$R_0$的定值电阻替换了灯泡,同时撤去了电流表,找到了一个未知电压的电源,利用器材(量程合适的电压表、滑动变阻器、开关各一个,导线若干),在不改动电压表位置及其连线的情况下,很快测出了$R_x$大小。
①请你帮小明把设计的电路图画在虚线框丁内。
②简述实验过程及需要测量的物理量并用相应字母表示:ⅰ
将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,记下电压表的示数$U_0$
;ⅱ
将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处,记下电压表的示数$U$
。③$R_x =$
$\dfrac{U-U_0}{U_0}R_0$
(用已知量和测量量表示)。答案
(1)零刻度线处
(2)如图乙所示
。(3)右
(4)滑动变阻器断路
(5)0.4 2.1
(6)错误 温度
(7)①如图丁所示
。②ⅰ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,记下电压表的示数$U_0$
ⅱ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处,记下电压表的示数$U$
③$\dfrac{U-U_0}{U_0}R_0$
【解析】
(4)电流表无示数,说明电路为断路或电流表出现故障。电压表接在a、b处时有示数,说明电源、开关完好;电压表接在b、c处时有示数,说明$R_1$、电流表完好;电压表接在a、c处无示数,说明故障为滑动变阻器断路。
解析
【分析】
本题围绕“测量定值电阻的阻值”实验展开，需结合电流表、电压表、滑动变阻器的使用规则，电路故障分析，欧姆定律应用，以及特殊方法测电阻的思路解题：
1. 连接电路前，电流表指针未归零，需调至零刻度线，这是电流表使用的基本要求；
2. 电路连接需遵循电流表串联、滑动变阻器“一上一下”接线的规则，补全电路保证电流路径正确；
3. 闭合开关前，滑动变阻器滑片置于最大阻值处，目的是保护电路，需根据滑动变阻器接线判断滑片位置；
4. 电路故障分析：电流表无示数说明断路，通过电压表检测各段的示数情况，可判断断路元件；
5. 电压表示数需先确定量程再读数，结合欧姆定律计算电阻，多次测量取平均值减小误差；
6. 灯泡电阻随温度变化，不能用平均值减小误差，需明确该特点；
7. 特殊测滑动变阻器最大阻值时，利用串联电路电压规律，通过滑片在最大、最小阻值处的电压测量，结合定值电阻推导表达式。
【解析】
(1) 连接电路前，电流表指针未对准零刻度线，需将其调至零刻度线处，保证测量准确。
(2) 测量定值电阻阻值时，电流表应串联在电路中，电流从正接线柱流入、负接线柱流出，将电流表的0.6A接线柱与定值电阻的左接线柱连接，补全电路。
(3) 闭合开关前，滑动变阻器滑片需置于最大阻值处，图中滑动变阻器接左下端，滑片在右端时接入电阻丝最长，阻值最大，故填“右”。
(4) 电流表无示数说明电路断路：电压表接a、b处有示数，说明电源、开关完好；接b、c处有示数，说明R₁、电流表完好；接a、c处无示数，说明故障为滑动变阻器断路。
(5) 电压表示数为0.4V；根据欧姆定律，多次测量结果取平均值，计算得R₁的阻值约2.1Ω。
(6) 灯泡电阻随温度变化，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，不能用平均值减小误差，故小明做法错误；电阻不同的原因是灯丝电阻受温度影响。
(7) ① 电路图：定值电阻R₀与滑动变阻器Rₓ串联，电压表并联在R₀两端；
② 实验步骤：ⅰ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，记下电压表的示数U₀；ⅱ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处，记下电压表的示数U；
③ 当滑片在最大处时，电路电流I=U₀/R₀，电源电压U=I(R₀+Rₓ)，推导得Rₓ=(U-U₀)R₀/U₀。
【答案】
(1)零刻度线处
(2)如图乙所示
(3)右
(4)滑动变阻器断路
(5)0.4；2.1
(6)错误；温度
(7)①如图丁所示
②ⅰ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，记下电压表的示数$U_0$；ⅱ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处，记下电压表的示数$U$
③$\dfrac{U-U_0}{U_0}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻；电路故障分析；欧姆定律应用
【点评】
本题为电学综合实验题，涵盖伏安法测电阻的基本操作、故障分析、数据处理及特殊电阻测量，注重考查实验原理与知识的灵活运用，需学生掌握电学实验的核心规则与分析方法。
【难度系数】
0.5
本题围绕“测量定值电阻的阻值”实验展开，需结合电流表、电压表、滑动变阻器的使用规则，电路故障分析，欧姆定律应用，以及特殊方法测电阻的思路解题：
1. 连接电路前，电流表指针未归零，需调至零刻度线，这是电流表使用的基本要求；
2. 电路连接需遵循电流表串联、滑动变阻器“一上一下”接线的规则，补全电路保证电流路径正确；
3. 闭合开关前，滑动变阻器滑片置于最大阻值处，目的是保护电路，需根据滑动变阻器接线判断滑片位置；
4. 电路故障分析：电流表无示数说明断路，通过电压表检测各段的示数情况，可判断断路元件；
5. 电压表示数需先确定量程再读数，结合欧姆定律计算电阻，多次测量取平均值减小误差；
6. 灯泡电阻随温度变化，不能用平均值减小误差，需明确该特点；
7. 特殊测滑动变阻器最大阻值时，利用串联电路电压规律，通过滑片在最大、最小阻值处的电压测量，结合定值电阻推导表达式。
【解析】
(1) 连接电路前，电流表指针未对准零刻度线，需将其调至零刻度线处，保证测量准确。
(2) 测量定值电阻阻值时，电流表应串联在电路中，电流从正接线柱流入、负接线柱流出，将电流表的0.6A接线柱与定值电阻的左接线柱连接，补全电路。
(3) 闭合开关前，滑动变阻器滑片需置于最大阻值处，图中滑动变阻器接左下端，滑片在右端时接入电阻丝最长，阻值最大，故填“右”。
(4) 电流表无示数说明电路断路：电压表接a、b处有示数，说明电源、开关完好；接b、c处有示数，说明R₁、电流表完好；接a、c处无示数，说明故障为滑动变阻器断路。
(5) 电压表示数为0.4V；根据欧姆定律，多次测量结果取平均值，计算得R₁的阻值约2.1Ω。
(6) 灯泡电阻随温度变化，不同电压下灯丝温度不同，电阻不同，不能用平均值减小误差，故小明做法错误；电阻不同的原因是灯丝电阻受温度影响。
(7) ① 电路图：定值电阻R₀与滑动变阻器Rₓ串联，电压表并联在R₀两端；
② 实验步骤：ⅰ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，记下电压表的示数U₀；ⅱ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处，记下电压表的示数U；
③ 当滑片在最大处时，电路电流I=U₀/R₀，电源电压U=I(R₀+Rₓ)，推导得Rₓ=(U-U₀)R₀/U₀。
【答案】
(1)零刻度线处
(2)如图乙所示
(3)右
(4)滑动变阻器断路
(5)0.4；2.1
(6)错误；温度
(7)①如图丁所示
②ⅰ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处，记下电压表的示数$U_0$；ⅱ 将滑动变阻器的滑片移至阻值最小处，记下电压表的示数$U$
③$\dfrac{U-U_0}{U_0}R_0$
【知识点】
伏安法测电阻；电路故障分析；欧姆定律应用
【点评】
本题为电学综合实验题，涵盖伏安法测电阻的基本操作、故障分析、数据处理及特殊电阻测量，注重考查实验原理与知识的灵活运用，需学生掌握电学实验的核心规则与分析方法。
【难度系数】
0.5
