题目内容
【题目】某科技小组同学发现实验室有一只标有“XkΩ”的电阻(X为模糊不清的一个数字),为了测出这只电阻的阻值,他们进行了如下探究:
(1)首先设计的实验电路如图1所示,使用的器材有:两节新干电池、待测电阻RX、电压表V (03V、015V量程)、电流表A(00.6A、03A量程)、滑动变阻器(标有“50Ω 1A”)、开关、导线若干.实验后发现,该方案无法测出电阻Rx的值,其主要原因是____.
(2)小李设计的电路图如图2所示,其中定值电阻R0=2kΩ.他连接电路后,闭合S1,断开S2,想先测出电源电压,但读出电压表示数U=2V,与两节干电池能提供的电压相差很大.老师告诉他,电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻.则根据小李的测量数据和电源电压(取3V),可估算出电压表自身的电阻为____Ω.
(3)小组其他同学设计的实验电路如图所示,在电源电压恒定且已测出的条件下,能先测出电压表自身电阻后,再测出Rx阻值的电路是____.
(4)他们选择正确方案测出Rx的阻值后,又有同学提出,应该通过多次测量求平均值来减小误差.在正确方案的基础上,通过下列操作,能实现多次测量Rx阻值的是____.
A.改变电源电压
B.将R0换成50Ω的定值电阻
C.将电压表换成“00.6A”的电流表
【答案】电流太小,无法用电流表直接测出 4 C A
【解析】
(1)实验室有一只标有“XkΩ”的电阻,即电阻为几千欧姆,电源电压为3V,由欧姆定律,(若为1千欧姆)通过其的最大电流为0.003A,远小于电流表小量程的分度值为0.02A,无法用电流表直接测出;
(2)闭合S1,断开S2,电压表与定值电阻串联,电压表示数U=2V,定值电阻电压为3V﹣2V=1V,电压表示数为定值电阻电压的=2倍,根据分压原理,可估算出电压表自身的电阻为2×2kΩ=4kΩ;
(3)A选项中,开关向左打若能测量出待测电阻电压,则开关向右打时,电流从电压表负接线柱流入,无法测量定值电阻的电压;
B选项中,根据并联电路各支路互不影响,开关断开与闭合时,电压表示数不变,无法测待测电阻的电压;
C选项中,开关向上打和向下打,待测电阻和定值电阻分别与电压表串联,电压表示数分别为UX、U1,由串联电路电压的规律可分别求出两电阻的电压为:UX=U﹣U1,U0=U﹣U2,
根据分压原理有:=﹣﹣﹣﹣﹣①
=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
因U、U1、U2、R0为已知量,由①②可求出待测电阻;C可行;
D选项中,只能测量出待测电阻与串联时的电压,不可行;
(4)对上面的C方案,
A.若改变电源电压,则可得出不同的电压值,由①②可得出几组电阻值,可取平均值减小误差;可行;
B.将R0换成50Ω的定值电阻,由①②只能测量出一个电阻值,不可行;
C.将电压表换成“00.6A”的电流表,因电源电压已知,S2打到上端时,也只能测量出一个电流值,求出一个电阻值,不可行;故A正确。