题目内容
【题目】小华和小明做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压为2伏的整数倍且保持不变)、一个待测电阻Rx、电流表、电压表、滑动变阻器两个(甲:“20Ω 2A”,乙:“50Ω 2A”)、电键以及导线若干.小华首先选择一个变阻器进行实验,他正确连接电路,使变阻器接入电路中的电阻最大,闭合电键时电表示数如表一中实验序号1所示.小明用另一个变阻器实验,正确连接电路且使变阻器接入电路中的电阻最大,闭合电键时电表示数如表二中实验序号1所示
①若小华选择的变阻器为________,他实验所用电源的电压为________.
②实验中他们分别移动变阻器的滑片P到某一位置时,观察到电流表示数均如图所示.他们继续移动滑片P,发现当电压表示数最大时,电流表指针在图的位置上恰好都偏转了8格.请将他们的实验数据填写在表一、表二的实验序号2中.
③小华和小明都只测量了两组数据,不符合实验要求,两位同学讨论后找到了解决问题的办法.请简要说明他们的解决办法,并通过计算求出Rx的阻值________(计算电阻时精确到0.1欧).
【答案】 甲(乙) 6V(12V) 10.2Ω
【解析】①他正确连接电路,使变阻器接入电路中的电阻最大,电压表并联在待测电阻的两端;由表中数据知,U1=2V,I1=0.2A;若小华选择的变阻器规格为20Ω2A,则根据欧姆定律,变阻器的电压U滑=I1R滑=0.2A×20Ω=4V,根据串联电路电压的规律,电源电压U=U滑U1=4V2V=6V;若小华所用的变阻器的规格为50Ω2A,变阻器电压为U滑=I1R滑=0.2A×50Ω=10V,根据串联电路电压的规律,小华用的电源电压U=10V2V=12V;②实验中他们分别移动变阻器的滑片P到某一位置时,观察到电流表示数均如图所示,图中电流表若选用小量程,分度值0.02A,电流表示数I=0.4A;若电流表选用大量程,分度值为0.1A,示数为2A;他们继续移动滑片P,发现当电压表示数最大时,即电压表示达到电源电压,分别为U2=6V、U3=12V;根据欧姆定律,通过待测电阻的电流都比原来的电流要增大,因变阻器允许通过的最大电流为2A,所以根据图中电流表指针读数时,两电流表的示数只能都为0.4A,因又电压表示数分别为U2=6V、U3=12V;根据欧姆定律,通过待测电阻的电流之比约为1:2,所以电压表示数为6V的电路中,电流表只能选用小量程(分度值为0.02A),而电压表示数为12V的电路中,电流表只能选用大量程(分度值为0.1A),因电流表指针在图示的位置上恰好都偏转了8格,示数都增大了8格,即电流表的示数分别分I2=0.4A8×0.02A=0.56A;I3=0.4A8×0.1A=1.2A;将数据填入表中:
表一:小华的实验记录 | ||
实验 序号 | 电压表示数 (伏) | 电流表示数 (安) |
1 | 2.0 | 0.20 |
2 | 6.0 | 0.56 |
3 | ||
表二:小明的实验记录 | ||
实验 序号 | 电压表示数 ( | 电流表示数 (安) |
1 | 2.0 | 0.20 |
2 | 12.0 | 1.20 |
3 |
③根据他们测量的三组数据,由欧姆定律,待测电阻分别为:R1==10.0Ω;R2==10.7Ω;R3==10.0Ω,取三次测量的平均值作为测量结果,R= ==10.2Ω.