Question

12．在“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)中，提供的器材有：定值電阻R、兩節(jié)干電池、電壓表（量程“0--3V”、“0--15V”）、電流表（“0--0.6A”、“0--3A”）、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)若干．

（1）電壓表的量程應(yīng)選0～3V．
（2）小蘭同學(xué)按如圖1所示的電路圖連接好電路后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，而電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$．小蘭檢查電路后發(fā)現(xiàn)自己連接電路時(shí)出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題：一是把滑動(dòng)變阻器的滑片放在了a（a或b）位置，二是電流表（電壓表、電流表）的量程選擇不當(dāng)．
（3）小勇同學(xué)自己連接好電路后通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù)，作出如圖2所示的U-I圖象并不是一條過(guò)原點(diǎn)的線(xiàn)，原因是電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端．根據(jù)U-I圖象，可求得待測(cè)電阻R=5.5Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電源電壓來(lái)選擇電壓表的量程；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)分析，電壓表的示數(shù)滿(mǎn)偏，可能是由于滑動(dòng)變阻器的阻值為零或電阻R斷路造成的，然后結(jié)合電流表的情況得出結(jié)論；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值為零時(shí)，根據(jù)待測(cè)電阻的阻值及電源電壓求出此時(shí)電路中的電流，便可分析出結(jié)論；
（3）根據(jù)電流值和電壓值的變化情況，結(jié)合串分壓的知識(shí)進(jìn)行判斷；
根據(jù)圖象，確定電流及滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，根據(jù)電源電壓不變，列出關(guān)系式，從而可以計(jì)算出待測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）由題意知，電源由2節(jié)干電池組成，所以電源電壓最大為3V，因此電壓表應(yīng)選擇0～3V的量程；
（2）閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，說(shuō)明此時(shí)電阻兩端的電壓接近電源電壓3V，而電流表有示數(shù)，說(shuō)明電阻未發(fā)生斷路，因此滑動(dòng)變阻器的阻值為0，可判斷此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片移到了最小阻值處，由圖知，滑片應(yīng)移至a端；
此時(shí)電路中電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.6A，而電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$，說(shuō)明此時(shí)選擇了0～3A的量程；
（3）由圖象知，電流值變小，說(shuō)明滑動(dòng)變阻器的阻值變大，此時(shí)電壓表示數(shù)變大，說(shuō)明電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)；
由圖象知，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時(shí)，電壓表的示數(shù)為1.7V，則：
U=I₁R+U₂=0.2A×R+1.7V…①，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.6V，則：
U=I₂R+U₂′=0.4A×R+0.6V…②，
由①、②得R=5.5Ω．
故答案為：（1）0～3；（2）a；電流表；（3）電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端；5.5．

點(diǎn)評(píng) 此題是“用電壓表和電流表測(cè)電阻”的實(shí)驗(yàn)，考查了電壓表量程的選擇，實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的分析及電阻的計(jì)算，（3）問(wèn)的關(guān)鍵是根據(jù)圖象確定電阻R兩端的電壓及電流．