《2025年自我提升与评价九年级物理上册苏科版》

20. (7分)用“伏安法”测量电阻$R_x$的阻值,提供的实验器材有:待测电阻$R_x$,两节干电池,电流表,电压表,滑动变阻器,开关及导线若干.

甲 乙 丙
(1)根据图甲的电路图,用笔画线代替导线将图乙中的实物图连接完整.
(2)闭合开关后,移动滑动变阻器的滑片,电压表示数较大且几乎不变,电流表示数始终为零,电路故障可能是$R_x$断路.
(3)排除故障后,测得多组实验数据,各组数据对应的点已经描在图丙中,请在图中画出$R_x$的I-U图像,由图可知$R_x= $5.0Ω.(结果保留一位小数)
(4)电流表的电阻虽然很小,但也会影响本实验中$R_x$的测量结果,用图丁所示的电路进行测量可消除这个影响,$R_0$为定值电阻,实验步骤如下:
① 按照图丁的电路图连接电路,将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处;
② 闭合开关$S_1$、$S_2$,移动滑动变阻器滑片,读出电压表的示数$U_1和电流表的示数I_1$;
③ 断开$S_2$,移动滑动变阻器的滑片,读出电压表的示数$U_2和电流表的示数I_2$;
④ 可得待测电阻$R_x= $$\frac{U_2I_1 - U_1I_2}{I_1 - I_2}$(用$U_1$、$I_1$、$U_2和I_2$表示).

答案：
(1)根据电路图连接实物图，电压表并联在$R_x$两端，将电压表的负接线柱与$R_x$的左端接线柱相连，正接线柱与$R_x$的右端接线柱相连，由于电源是两节干电池，电源电压为$3V$，所以电压表量程选择$0 - 3V$；电流表串联在电路中，电流从正接线柱流入，负接线柱流出，量程选择$0 - 0.6A$。
(2)电流表示数始终为零，说明电路可能存在断路；电压表示数较大且几乎不变，说明电压表与电源两极连通，所以电路故障可能是$R_x$断路。
(3)将各点用平滑的曲线连接起来，得到$R_x$的$I - U$图像。根据$R=\frac{U}{I}$，任选一组数据，如$U = 2.5V$，$I = 0.50A$，则$R_x=\frac{2.5V}{0.50A}=5.0\Omega$。
(4)③断开$S_2$；④根据欧姆定律，当闭合$S_1$、$S_2$时，$R_x$与$R_0$并联，$U_1 = I_1R_x+(I_1-\frac{U_1}{R_x})R_0$；当断开$S_2$时，电路中只有$R_x$，$U_2 = I_2R_x$，联立可得$R_x=\frac{U_2I_1 - U_1I_2}{I_1 - I_2}$。