题目内容

【题目】小姜同学在做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电压不变的电源,待测电阻Rx,电流表、电压表(015V档损坏),滑动变阻器(标有“20Ω 2A”字样),电键及导线若干。实验中,小姜同学先依据实验原理设计了实验所用电路图,如图(a)所示。当小姜同学将滑片移至最右端后闭合电键后,电压表示数为2.0伏,电流表示数为0.20安;接着他将滑片P向左移至中点时,电压表示数为3.0伏,电流表示数如图(b)所示。

1)请在图(a)所示电路的〇里填上适当的电表符号,使之成为正确的电路。

________

2)要使待测电阻两端电压大于3伏,继续完成实验,小姜同学接着进行的操作是:_______

3)当他操作完成后,发现电流表示数为0.4安时,电压表示数如图(c)所示。请将上述测得的三组数据填写在下表中,并计算出电阻。(计算电阻时,精确到0.1欧。)

_________

物理量

实验序号

电压Ux

(伏)

电流Ix

(安)

电阻Rx

(欧)

电阻Rx平均值

(欧)

1

2

3

【答案】 详见解析 详见解析

【解析】

(1)[1]电压表与待测电路并联,电流表串联在电路中,与Rx并联的电表为电压表,串联在电路中的电表为电流表,如下图所示:

(2)[2]当小姜同学将滑片移至最右端,即变阻器连入电路中的最大电阻为20Ω,闭合电键后,电压表示数为U12.0V,电流表示数为I10.20A

由欧姆定律,变阻器的电压为:

UI1R滑大0.20A×20Ω4V

根据串联电路电压的规律,电源电压:

UU+U14V+2V6V

因电源电压为6V,电压表015V档损坏,即只能使用电压表的03V档,要使待测电阻两端电压大于3V,根据串联电路电压的规律,此时变阻器的电压小于3V,故断开开关,将电压表并联在变阻器两端;

待测电阻的电压由3V变大,根据串联电路的规律,要减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,即向左移动变阻器的滑片,变阻器两端电压U(小于3V),根据串联电路电压的规律,待测电阻两端电压:

UxUU6VU

(3)[3]当他操作完成后,发现电流表示数为I30.4A,因电压表只能使用03V,分度值为0.1V,故图(c)中电压表示数为1.9V,根据串联电路电压的规律,待测电阻的电压为:

U3UU6V1.9V4.1V

由题意可知,接着他将滑片P向左移至中点时,电压表示数为3V

电流表示数如图(b)所示,图中电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流大小为I20.3A,分别将待测电阻的电压U1U2U3I1I2I3填入下表中:

物理量

实验序号

电压Ux

(伏)

电流Ix

(安)

电阻Rx

(欧)

电阻Rx平均值

(欧)

1

2.0

0.20

10.0

10.1

2

3.0

0.30

10.0

3

4.1

0.40

10.3

由欧姆定律分别求出3次实验的电阻:

R110.0Ω

R210.0Ω

R3≈10.3Ω

3次测量的平均值为:

R平均 10.1Ω

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