题目内容

小张同学在“用电压表、电流表测电阻”的实验中,实验电路如图1所示:

(1)该实验需要测的物理量是
电压
电压
电流
电流

(2)他用3节新干电池作为电源,电路连接,实验步骤均正确.闭合电键S,他观察到电流表、电压表的示数分别如图2(a)、(b)所示.当他把滑动变阻器的滑片P移到某位置时,电流表、电压表的示数分别为0.20安、2.4伏.接着,他继续移动滑片,发现电流表的最大值为0.36安.
(a)他所用到的滑动变阻器最大阻值为
20
20
  欧;
(b)请帮助小张同学把实验中有关的数据填入表格内,并求出RX的阻值.(计算电阻时,精确到0.1欧)
物理量
序号
电压
(V)
电流
(A)
电阻
(Ω)
平均电阻(Ω)
1
0.14
0.14
1.7
1.7
12.1
12.1
12.2
12.2
2 2.4 0.20
12
12
3
4.5
4.5
0.36
12.5
12.5
分析:(1)根据伏安法测电阻的原理分析需要测量的物理量;
(2)先根据电源电压确定电压表的量程,然后根据电路中的最大电流确定电流表的量程,最后根据电压表、电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表和电流表的示数;
(a)当滑动变阻器接入电路的阻值最大时,根据串联电路电流、电压的规律以及欧姆定律求出滑动变阻器的最大阻值;
(b)先根据题中数据以及电源电压完成表格,然后利用欧姆定律的变形公式求出电阻,并求出平均值.
解答:解:(1)伏安法测电阻的原理:R=
U
I
,所以要测量未知电阻,需要测量电阻两端的电压和电路中的电流;
(2)已知电源电压为3×1.5V=4.5V,根据电压表的指针位置可知,电压表量程选择0~3V,分度值为0.1V,示数为1.7V;
根据题意可知电路中的最大电流为0.36A,因此电流表量程为0~0.6A,分度值为0.02A,示数为0.14A;
(a)因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以滑动变阻器接入电路阻值最大时,两端电压为4.5V-1.7V=2.8V,
∵I=
U
R

∴滑动变阻器的最大阻值:R=
U
I
=
2.8V
0.14A
=20Ω;
(b)将(a)(b)的示数填入第一次实验中,此时电阻为:R1=
U1
I1
=
1.7V
0.14A
≈12.1Ω,
第二次实验时,电阻为:R2=
U2
I2
=
2.4V
0.20A
=12Ω,
当电路中电流最大时,滑动变阻器接入电路的阻值为零,因此电压表示数等于电源电压,即4.5V,此时电阻为:R3=
U3
I3
=
4.5V
0.36A
=12.5Ω.
平均电阻:R=
1
3
(R1+R2+R3)=
1
3
×(12.1Ω+12Ω+12.5Ω)=12.2Ω.
故答案为:(1)电压;电流;(2)(a)20;
(b)
物理量
序号
电压
(V)
电流
(A)
电阻
(Ω)
平均电阻(Ω)
1 0.14 1.7 12.1 12.2
2 2.4 0.20 12
3 4.5 0.36 12.5
点评:本题考查了伏安法测电阻的原理、串联电路的特点和欧姆定律的应用等,关键是明白伏安法测未知电阻实验的原理.
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