Question

【題目】小姜同學(xué)在做“用電流表、電壓表測電阻”實驗，現(xiàn)有電壓不變的電源，待測電阻Rx，電流表、電壓表（0～15V檔損壞），滑動變阻器（標(biāo)有“20Ω 2A”字樣），電鍵及導(dǎo)線若干。實驗中，小姜同學(xué)先依據(jù)實驗原理設(shè)計了實驗所用電路圖，如圖（a）所示。當(dāng)小姜同學(xué)將滑片移至最右端后閉合電鍵后，電壓表示數(shù)為2.0伏，電流表示數(shù)為0.20安；接著他將滑片P向左移至中點時，電壓表示數(shù)為3.0伏，電流表示數(shù)如圖（b）所示。

（1）請在圖（a）所示電路的〇里填上適當(dāng)?shù)碾姳矸�號，使之成為正確的電路。

（________）

（2）要使待測電阻兩端電壓大于3伏，繼續(xù)完成實驗，小姜同學(xué)接著進行的操作是：_______。

（3）當(dāng)他操作完成后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為0.4安時，電壓表示數(shù)如圖（c）所示。請將上述測得的三組數(shù)據(jù)填寫在下表中，并計算出電阻。（計算電阻時，精確到0.1歐。）

（_________）

物理量 實驗序號	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx平均值 （歐）
1
2
3

Answer 1

【答案】 詳見解析 詳見解析

【解析】

(1)[1]電壓表與待測電路并聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中，與Rx并聯(lián)的電表為電壓表，串聯(lián)在電路中的電表為電流表，如下圖所示：

(2)[2]當(dāng)小姜同學(xué)將滑片移至最右端，即變阻器連入電路中的最大電阻為20Ω，閉合電鍵后，電壓表示數(shù)為U1＝2.0V，電流表示數(shù)為I1＝0.20A；

由歐姆定律，變阻器的電壓為：

U滑＝I1R滑大＝0.20A×20Ω＝4V，

根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，電源電壓：

U＝U滑+U1＝4V+2V＝6V；

因電源電壓為6V，電壓表0～15V檔損壞，即只能使用電壓表的0﹣3V檔，要使待測電阻兩端電壓大于3V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，此時變阻器的電壓小于3V，故斷開開關(guān)，將電壓表并聯(lián)在變阻器兩端；

待測電阻的電壓由3V變大，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律，要減小變阻器的電壓，由分壓原理，應(yīng)減小變阻器連入電路中的電阻大小，即向左移動變阻器的滑片，變阻器兩端電壓U變（小于3V），根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，待測電阻兩端電壓：

Ux＝U﹣U變＝6V﹣U變，

(3)[3]當(dāng)他操作完成后，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)為I3＝0.4A，因電壓表只能使用0﹣3V，分度值為0.1V，故圖（c）中電壓表示數(shù)為1.9V，根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，待測電阻的電壓為：

U3＝U﹣U滑＝6V﹣1.9V＝4.1V，

由題意可知，接著他將滑片P向左移至中點時，電壓表示數(shù)為3V，

電流表示數(shù)如圖（b）所示，圖中電流表選用小量程，分度值為0.02A，電流大小為I2＝0.3A，分別將待測電阻的電壓U1、U2、U3和I1、I2、I3填入下表中：

物理量 實驗序號	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx平均值 （歐）
1	2.0	0.20	10.0	10.1
2	3.0	0.30	10.0
3	4.1	0.40	10.3

由歐姆定律分別求出3次實驗的電阻：

R1＝＝10.0Ω；

R2＝＝10.0Ω；

R3＝＝≈10.3Ω；

3次測量的平均值為：

R平均＝ ＝10.1Ω。