Question

9．小张同学利用电源（若干节新干电池串联而成）、待测电阻R_x，电流表、电压表（只有0～3伏档完好）、滑动变阻器R′（标有“20Ω 2A”字样）电键及导线若干．实验中，小张先按图（a）正确连接电路，且将滑片移至最右端后闭合电键，两电表示数如图（b）所示；

（1）电压表示数为2.7伏，电流0.165安．
（2）通过计算说明电源是用多少节新干电池串联而成的．4节
（3）小张向左稍稍移动滑片P，电压表示数就达3伏．为了利用这些元件实现多次测量取平均值的目的，请你为他设计一个继续测量的可行方案，并说明操作的注意事项．

小张的实验记录
实验序号	电压（伏）	电流（安）	电阻（欧）
1	?	?	15.0
2	?	?	15.3
3	?	?	15.1

（4）根据你设计的方案，小张完成三组数据的测量，记录的数据如下表所示．计算待测电阻R_x的阻值（精确到0.1欧）．

Answer 1

分析 （1）电压表和电流表的读数：确定使用的量程，确定每一个大格和每一个小格各代表多少；
（2）根据串联电路电压特点和b图电压表指针位置判断电压表量程，并出电压值，从而解题；
（3）根据电压表量程，将电压表接在滑动变阻器两端，设计方案；
（4）根据表格中数据，求平均值．

解答 解：（1）电压表使用的0～3V量程，每一个大格代表5V，每一个小格代表0.1V，电压为2.7V．
电流表使用的0～0.6A量程，每一个大格代表0.2A，每一个小格代表0.02A，电流为0.165A．
（2）滑片P移至最右端时，变阻器连入电路的电阻为20Ω；
因为R_x与R′串联，所以I′=I_x=0.165A，
U′=I′R′=0.165A×20Ω=3.3V，
所以U=U_x+U′=2.7V+3.3V=6V，
忽略电压表、电流表读数误差，干电池节数：n=$\frac{6V}{1.5V/节}$=4节；
（3）为了避免小张向左稍稍移动滑片P，电压表示数就达3伏，超过电压表量程，将电压表并接在滑动变阻器两端，测量滑动变阻器两端的电压，用电源电压减去滑动变阻器两端的电压，如此可以使R_x两端的电压大于3V；要注意的是，闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻不能为最大值，因为它两端的电压为3.3V，大于电压表所能测量的最大值3V；
（4）根据表格中数据知，所以该定值电阻的阻值：R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}+{R}_{x3}}{3}$=$\frac{15.0Ω+15.3Ω+15.1Ω}{3}$≈15.1Ω
故答案为：
（1）2.7；0.165；
（2）4节；
（3）将电压表并接在滑动变阻器两端，测量滑动变阻器两端的电压，用电源电压减去滑动变阻器两端的电压；要注意的是，闭合开关前，滑动变阻器连入电路的电阻不能为最大值，因为它两端的电压为3.3V，大于电压表所能测量的最大值3V；
（4）待测电阻R_x的阻值15.1Ω．

点评 本题考查了欧姆定律的应用、滑动变阻器的使用、电路图的设计及实验数据的分析与计算，对学生要求较高，在平时学习时要注意多进行发散性思维的训练．