Question

【題目】現用“伏安法”測量一個未知電阻Rx的阻值（Rx約為20Ω）,在實驗室中，配有的實驗器材如下：
A．電源E（電壓U=3V恒定）； B．電流表A1（量程0～50mA）；
C．電流表A2（量程0～3A）； D．電壓表V1（量程0～3V）；
E．電壓表V2（量程0～15V）； F．滑動變阻器R（0～80Ω）；
G．定值電阻R0=40Ω； H．開關一個，導線若干．則：
為了測量多組數據使結果盡量準確，在滑動變阻器的整個滑動過程中，要使兩電表的測量值范圍盡可能大一些，并且兩電表的讀數均大于其量程的 。則：

（1）根據實驗要求，電壓表選用 ， 電流表選用；（選填器材前的字母代號）
（2）請在虛線方框內畫出實驗電路圖（其中，部分電路已畫出，并標出所選器材的字母）；
（3）根據所畫的電路圖，用筆畫線代替導線，將實物圖連接起來；
（4）若在某次實驗中，電壓表的示數為U，電流表的示數為I，那么，待測電阻阻值的表達式為Rx=。

Answer 1

【答案】
（1）D；B
（2）

（3）

（4）
【解析】解：（1）將定值電阻、待測電阻、滑動變阻器串聯在電路中，
當滑動變阻器連入電路中的電阻為0時，電路中電流最大，最大電流：
IX大= = =0.05A=50mA；
當滑動變阻器的連入電路中的電阻最大，電路中的電流最小，最小電流：
IX小= =0.021A=21mA＞50mA× ≈16.7mA；
所以電流表選用B；
電源電壓為3V，故電壓表選用0～3V量程，即電壓表選用D；
若將電壓表并聯在待測電阻兩端，待測電阻的最大電壓：UX大=IX大RX=0.05A×20Ω=1V，電壓表的讀數是量程的 ，不滿足實驗要求，故電壓表不能并聯在待測電阻兩端，而定值電阻和待測電阻兩端的最小電壓：U0X=IX小×（R+R0）=0.021A×60Ω=1.26V＞3V× =1V，所以應將電壓表并聯在定值電阻和待測電阻兩端，才能滿足兩電表的讀數均大于其量程的 ；（2）將定值電阻、待測電阻、滑動變阻器、電流表串聯在電路中，電壓表并聯在定值電阻和待測電阻兩端，如上圖所示； （3）根據所畫的電路圖，用筆畫線代替導線，將實物圖連接起來，注意電表正負接線柱的連接及滑動變阻左邊電阻連入電路；（4）由歐姆定律，R0+RX= ，所以待測電阻阻值：RX= ﹣R0。
故答案為：（1）D，B；（2）如上圖所示；（3）如右上圖所示； （4）RX= ﹣R0。
（1）將定值電阻、待測電阻、滑動變阻器串聯在電路中，當滑動變阻器連入電路中的電阻為0時，電路中電流最大，IX= = =0.05A=50mA；當滑動變阻器連入電路中的電阻最大時，電路中的最小電流I0X= =0.021A=21mA＞50mA× ，所以，電流表選用B；待測電阻兩端的最大電壓UX=IXRx= ×Rx= ×20Ω=1V=3V× =1V，不符合電表的讀數大于其量程的 ；而定值電阻、待測電阻兩端的最小電壓U0X=I0X×（R+R0）=0.021A×60Ω=1.26V＞3V× =1V，而電源電壓為3V，將電壓表并聯在定值電阻、待測電阻兩端，所以，電壓表選用D；（2）根據上述分析，畫出實驗電路圖；（3）根據所畫的電路圖，將實物圖連接起來，注意實物圖與電路圖要逐一對應；（4）根據電路圖，由歐姆定律，求出待測電阻大小；本題用“伏安法”測量一個未知電阻Rx的阻值，考查學生選擇實驗器材、設計實驗方案的能力，難度較大。