Question

12．小李同學用電源、電流表、電壓表、滑動變阻器（標有“20Ω  2A”字樣）等完好器材，測定電阻R_X的值．他按如圖1的電路圖連接電路，并將變阻器的滑片放置于一端，然后閉合電鍵，發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表示數(shù)都為零．接著他將電路中的電壓表先后并聯(lián)到滑動變阻器兩端b、c上，觀察到電壓表的示數(shù)變?yōu)?伏、電流表示數(shù)仍為零．經思考，小李排除故障，再次如圖1電路圖正確連接電路，操作步驟正確．閉合電鍵，他在將滑片P從滑動變阻器一端移動到另一端的過程中，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)從0.30安增大到0.9安；當滑片P在中點附近某個位置時，電壓表、電流表的示數(shù)如圖2（a）、（b）所示，請根據(jù)小李同學實驗過程中觀察到的現(xiàn)象填寫實驗表格．（注意：請?zhí)顚懺诖痤}紙上的表格中，電阻計算精確到0.1歐）

物理量 實驗序號	電壓（伏）	電流（安）	電阻（歐）
1		0.30
2
3		0.9

Answer 1

分析 （1）無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表示數(shù)都為零，電路有斷路；將電路中的電壓表先后并聯(lián)到滑動變阻器兩端b、c上，觀察到電壓表的示數(shù)變?yōu)?伏、電流表示數(shù)仍為零，判斷電路故障為滑動變阻器斷路，由此可知道電源電壓；根據(jù)歐姆定律計算出定值電阻的阻值；
（2）由滑動變阻器滑片P移動時，電路中電流的變化，根據(jù)歐姆定律計算出電壓的變化范圍；根據(jù)電壓表和電流表的示數(shù)變化確定電壓表和電流表的量程，讀出示數(shù)，計算出電阻值；計算出三次測量的平均值，以減小誤差．

解答 解：無論怎樣移動滑片P，電流表和電壓表示數(shù)都為零，說明電路斷路；將電路中的電壓表先后并聯(lián)到滑動變阻器兩端b、c上，電流表示數(shù)仍為零，電壓表示數(shù)為9V，說明滑動變阻器斷路，電壓表串聯(lián)在電路中，測量電源電壓，所以電源電壓為9伏；
小李排除故障，閉合電鍵，他在將滑片P從滑動變阻器一端移動到另一端的過程中，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)從0.30安增大到0.9安，說明滑片P在最左端，即接入電路中電阻為0時，電路中電流最大，為0.9A，電壓表示數(shù)為電源電壓，為9V；
所以定值電阻的阻值為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{9V}{0.9A}$=10Ω；
滑片P在最右端，即接入電路中的電阻為20Ω時，電路中電流最小，為0.3A，
定值電阻兩端的電壓為：U₁=I₁R=0.3A×10Ω=3V；
當滑片P在中點附近某個位置時，定值電阻兩端的電壓介于3V和9V之間，所以電壓表選擇0-15V量程，每一小格是0.5V，示數(shù)為4.5V；
電路中的電流介于0.3A和0.9A之間，所以電流表的選擇0-0.6A量程，每一小格是0.02A，示數(shù)0.44A．
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，定值電阻的阻值為R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{4.5V}{0.44A}$≈10.2Ω；
根據(jù)三次測量的結果計算出定值電阻的平均值為：
R=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{10.0Ω+10.2Ω+10.0Ω}{3}$≈10.1Ω．
將數(shù)據(jù)填入表格如下：

物理量 實驗序號	電壓（伏）	電流（安）	電阻（歐）	電阻平均值 （歐）
1	3		10.0	10.1
2	4.5	0.44	10.2
3	9		10.0

故答案為：見上表．

點評 本題考查了學生對動態(tài)電路的分析能力，滑動變阻器的使用方法和歐姆定律公式的應用，是一道綜合性題目．判斷電壓表、電流表的示數(shù)時，參照題干中電壓表、電流表的示數(shù)變化范圍，即電流表示數(shù)應為0.44A，而不可能為2.2A；同樣電壓表示數(shù)應為4.5V，而不可能為0.9V．