题目内容

【题目】小张同学做“用电流表、电压表测电阻”的实验,实验器材齐全完好,所用电源的电压为6伏.他先将滑片置于变阻器的一端,然后连接电路,闭合电键,在向变阻器另一端移动滑片的过程中,观察到电压表的示数从4伏逐渐变小到0伏、电流表的示数从0.2安逐渐变大到0.58安.小张经过思考后发现了实验操作中的不当之处,随后重新正确连接电路进行实验.闭合电键后,移动变阻器的滑片到某个位置时,两个电表的示数分别如图(a)、(b)所示.根据该同学实验中观察到的现象,请将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)

【答案】

【解析】电流表的示数从0.2安逐渐变大到0.58安,电路中的电流增大,根据欧姆定律知道,电路中的电阻减小,即变阻器从阻值最大的一端向最小的一端移动;根据分压原理,变阻器的电压减小,由观察到电压表的示数从4伏逐渐变小到0伏,由串联电路电压的规律,所以电压表并联在变阻器的两端;

根据上述分析知道,在滑动变阻器连入电路中阻值最大时,由串联电路电压的规律,待测电阻的电压U=6V-4V=2V,电路中对应的电流为I=0.2A,待测电阻的阻值是:Rx1=U/I=2V/0.2A=10Ω;当变阻器连入电路中电阻为0时,待测电阻的电压为U=6V,电流I′=0.58A,待测电阻的大小Rx3 =U/I′=6V/0.58A=10.3Ω;

当移动变阻器的滑片到某个位置时图(a)中,若电压表选用大量程,分度值为0.5V,示数为4.5V;若选用小量程,分度值为0.1V,示数为0.9V;图(b)中,若电流表选用大量程,分度值为0.1A,示数为2.2A;若选用小量程,分度值为0.02A,示数为0.44A;因当变阻器连入电路中的电阻为0时,此时电路的总电阻最小,根据欧姆定律,电路中的电流最大电流为0.58A,所以,闭合电键后,移动变阻器的滑片到某个位置时,电流表的示数只能小于0.58A,故此时电流表示数为I =0.44A;

因第1次实验操作中,当变阻器连入电路中的电阻最大时,待测电阻的电压为2V,当移动变阻器的滑片到某个位置时,根据分压原理,变阻器的电压减小,由串联电路电压的规律,待测电阻的电压增大,所以电压表示数只能大于2V,应为U =4.5V,此时的待测电阻Rx3 =U/I=4.5V/0.44A=10.2Ω;

为提高测量的准确程度,将三次测量的平均值作为最后的测量结果:

Rx =10.0Ω+10.3Ω+10.2Ω/3=10.2Ω,将有关数据填入下表中

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