Question

圖是用來測量未知電阻R_x的實驗電路的實物連線示意圖，圖中R_x是待測電阻，阻值約為幾千歐；E是電池組，電動勢6V，內阻不計；V是電壓表，量程3V；內阻r=3000Ω；R是電阻箱，阻值范圍0-9999Ω；R₁是滑動變阻器，S₁和S₂是單刀單擲開關．

主要的實驗步驟如下：
a．連好電路后，合上開關S₁和S₂，調節滑動變阻器滑片，使得電壓表的示數為3.0V．
b．再斷開開關S₂，保持滑動變阻器的滑片位置不變，調節電阻箱的阻值，使得電壓表的示數為1.5V．
c．讀出電阻箱的阻值，并計算未知電阻R_x的大小．
d．實驗后整理儀器．
①根據實物連線示意圖，在答題紙虛線框內畫出實驗的電路圖，圖中標注元件的符號應與實物連線圖相符．
②可供選擇的滑動變阻器有：
滑動變阻器A：最大阻值100Ω，額定電流0.5A
滑動變阻器B：最大阻值20Ω，額定電流1.5A
為了使實驗測量值盡可能準確，實驗應選用的滑動變阻器是______（填“A”或“B”）．
③電阻箱的旋鈕位置如圖所示，它的阻值是______Ω．
④未知電阻R_x=______Ω．
⑤測量值與真實值相比較，測量值比真實值______（填“偏大”、“相等”或“偏小”）．

Answer 1

【答案】分析：①由圖知，變阻器是分壓式接法．電壓表與R_x并聯后與電阻箱R串聯，再畫出實驗的電路圖．
②本實驗中變阻器是分壓接法，采用半偏法測量電阻R_x，應保證變阻器的輸出電壓不變，為了使實驗測量值盡可能準確，實驗應選用的阻值較小的滑動變阻器．
③電阻箱的旋鈕位置如圖所示，它的阻值是各個旋紐電阻之和．
④根據變阻器的輸出電壓為3V，基本不變，再斷開開關S₂時，電壓表的示數變為原來的一半，說明待測電阻與電壓表并聯電阻和電阻箱的電阻相等，由并聯電阻求出R_x．
⑤根據再斷開開關S₂時，變阻器實際電壓的變化，分析誤差．
解答：解：①由圖知，變阻器是分壓式接法．電壓表與R_x并聯后與電阻箱R串聯，畫出實驗的電路圖如圖所示．
②此實驗采用半偏法測量電阻R_x，應保證變阻器的輸出電壓不變，為了使實驗測量值盡可能準確，實驗應選用的阻值較小的滑動變阻器B．
③電阻箱的旋鈕位置如圖所示，它的阻值是1×1000Ω+4×100+0×10+0×1=1400Ω
④由題知：R=
則得：1400=
解得，R_x=2625Ω
⑤再斷開開關S₂時，因R接入電路中，變阻器輸出部分的電阻增大，輸出電壓增大，所以R的實際電壓大于1.5V，則R的電阻大于待測電阻與電壓表并聯電阻，而電阻箱的電阻代替待測電阻與電壓表并聯的電阻，故測量值將偏大．
答：①如圖所示．
②B．
③1400Ω．
④2625Ω．
⑤偏大
點評：解題的關鍵是根據電路的結構，靈活運用歐姆定律和串并聯知識理解實驗原理，確定誤差的大小