Question

9．小張同學利用電源（若干節(jié)新干電池串聯而成）、待測電阻R_x，電流表、電壓表（只有0～3伏檔完好）、滑動變阻器R′（標有“20Ω 2A”字樣）電鍵及導線若干．實驗中，小張先按圖（a）正確連接電路，且將滑片移至最右端后閉合電鍵，兩電表示數如圖（b）所示；

（1）電壓表示數為2.7伏，電流0.165安．
（2）通過計算說明電源是用多少節(jié)新干電池串聯而成的．4節(jié)
（3）小張向左稍稍移動滑片P，電壓表示數就達3伏．為了利用這些元件實現多次測量取平均值的目的，請你為他設計一個繼續(xù)測量的可行方案，并說明操作的注意事項．

小張的實驗記錄
實驗序號	電壓（伏）	電流（安）	電阻（歐）
1	?	?	15.0
2	?	?	15.3
3	?	?	15.1

（4）根據你設計的方案，小張完成三組數據的測量，記錄的數據如下表所示．計算待測電阻R_x的阻值（精確到0.1歐）．

Answer 1

分析 （1）電壓表和電流表的讀數：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少；
（2）根據串聯電路電壓特點和b圖電壓表指針位置判斷電壓表量程，并出電壓值，從而解題；
（3）根據電壓表量程，將電壓表接在滑動變阻器兩端，設計方案；
（4）根據表格中數據，求平均值．

解答 解：（1）電壓表使用的0～3V量程，每一個大格代表5V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.7V．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.165A．
（2）滑片P移至最右端時，變阻器連入電路的電阻為20Ω；
因為R_x與R′串聯，所以I′=I_x=0.165A，
U′=I′R′=0.165A×20Ω=3.3V，
所以U=U_x+U′=2.7V+3.3V=6V，
忽略電壓表、電流表讀數誤差，干電池節(jié)數：n=$\frac{6V}{1.5V/節(jié)}$=4節(jié)；
（3）為了避免小張向左稍稍移動滑片P，電壓表示數就達3伏，超過電壓表量程，將電壓表并接在滑動變阻器兩端，測量滑動變阻器兩端的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，如此可以使R_x兩端的電壓大于3V；要注意的是，閉合開關前，滑動變阻器連入電路的電阻不能為最大值，因為它兩端的電壓為3.3V，大于電壓表所能測量的最大值3V；
（4）根據表格中數據知，所以該定值電阻的阻值：R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}+{R}_{x3}}{3}$=$\frac{15.0Ω+15.3Ω+15.1Ω}{3}$≈15.1Ω
故答案為：
（1）2.7；0.165；
（2）4節(jié)；
（3）將電壓表并接在滑動變阻器兩端，測量滑動變阻器兩端的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓；要注意的是，閉合開關前，滑動變阻器連入電路的電阻不能為最大值，因為它兩端的電壓為3.3V，大于電壓表所能測量的最大值3V；
（4）待測電阻R_x的阻值15.1Ω．

點評 本題考查了歐姆定律的應用、滑動變阻器的使用、電路圖的設計及實驗數據的分析與計算，對學生要求較高，在平時學習時要注意多進行發(fā)散性思維的訓練．