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小明同学利用恒压电源、电流表、电压表、标有“20 Ω 2 A”字样的滑动变阻器等...

小明同学利用恒压电源、电流表、电压表、标有“20 Ω 2 A”字样的滑动变阻器等器材,测量待测电阻Rx的阻值,实物电路如图甲所示。

(1)请你在虚线框内画出与图甲对应的电路图______ (不必标出导线abc);

(2)连接完电路后闭合开关,发现电流表指针来回摆动,为了检测故障原因,小明将一根导线分别与导线abc并联,发现只有导线与c并联时电流表指针不再摆动,若只有一处故障,该故障可能是______

(3)排除故障后,将滑动变阻器滑片移到阻值最大处,闭合开关,观察到电压表的示数为1 V,电流表的示数如图乙所示,通过待测电阻Rx的电流为______ARx的阻值为______Ω,实验中所用电源的电压为______V

(拓展)小明去掉电流表,增加了一个开关和一个阻值为R0的定值电阻,设计的电路图如图丙所示,利用此电路也测量出了待测电阻Rx的阻值。请将下列实验步骤补充完整:

正确连接好实物图,闭合开关S,断开开关S1,移动滑动变阻器滑片至最左端,读出电压表的示数U1

保持滑片的位置不变,______,读出电压表的示数U2

未知电阻的阻值Rx______ (用已知量和测量量的符号表示)

(补充设问)完成上述实验后,小明还想测量一段电炉丝的电阻Rx,可是在连接电路时,发现电压表和滑动变阻器都已损坏。经过思考,小明利用剩下的器材,重新设计电路进行实验(电流表量程足够大)。请在图丁中将小明未完成的实验电路图补充完整______ (测量时电路元件接线不能更改),并把下列实验步骤补充完整。

只闭合开关 S,读出电流表的示数为I1

______

电炉丝电阻Rx的表达式:Rx______

 

导线c与接线柱之间接触不良 0.1 10 3 闭合开关S和S1 再闭合开关S1,读出电流表的示数为I2 【解析】 【拓展】在步骤①中,应将滑动变阻器向左移动,使连入的电阻为0,R0与Rx串联,电压表测待测电阻Rx两端的电压U1;在步骤②中,R0被短路,电路为Rx的简单电路,电压表测电源电压U2;R0与Rx串联时,由串联电路电压的规律,电阻R0的电压为U2-U1,根据串联电路各处的电流相等,有=,则待测电阻的阻值Rx=;【补充设问】只闭合开关S,读出电流表的示数为I1;再闭合开关 S1,读出电流表示数为I2,由I=可知,电源电压 U=I1R0,通过待测电阻Rx′的电流Ix=I2 -I1,待测电阻的阻值Rx′===。  
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考点分析:
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小明同学在做“测量定值电阻”实验时,准备了以下器材:干电池(1.5 V)两节,电流表、电压表、滑动变阻器(20 Ω 2 A)、电阻、开关各一只、导线若干。根据图甲所示的实物电路图进行实验。

(1)用笔画线代替导线,将甲图中的实物图连接完整______

(2)连接电路时,开关应该______

(3)小明连接好电路后,闭合开关,发现电流表、电压表都没有示数。小明确定电路的接线良好,且电表和电源都完好,为了尽快查出故障原因,小明将连接在开关C端的导线拆下,把它改接在D端, 结果电压表和电流表都有示数,则电路故障是______

(4)排除故障后,调节滑动变阻器,测出通过定值电阻R的不同电流和对应的电压值如表所示,则该电阻的阻值R______Ω。老师看后说其中有一次是错误的。帮小明分析出错的是第______次,原因是______

实验次数

1

2

3

4

5

6

电压U/V

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

电流I/A

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

 

(拓展)小明测完电阻R的阻值后,老师告诉他电池是有内阻的,电池可简化为如图乙所示的部分,小明想要测量这两节干电池串联后的内阻。他将图中滑动变阻器和电流表拆下,闭合开关,电压表示数为2.7 V;若将电压表直接接在电源两端,电压表示数为3 V,据此小明算出两节干电池的内阻为______Ω

 

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