题目内容

2.如图所示,用图甲的电路图测量定值电阻R1的阻值大小,图乙是未完成连接的实验电路.
(1)请根据图甲的电路图,用笔画线代替导致线连接图乙中的电路.

(2)滑动变阻器的铭牌上标有“15Ω 1.0A”字样,若滑动变阻器调到阻值最大处,它相当于一个阻值为15Ω的定值电阻.
(3)调节滑动变阻器的滑片,当电压表示数为1.5V时,电流表的示数如图丙所示,电流表的读数是0.3A,定值电阻R1的阻值是5Ω
(4)测量定值电阻R1的阻值时,若实验中电流表无法使用,但有两个电压表,结合现有的器材,请设计出测量R1阻值的实验电路图,并将实验步骤填在下面的表格内.
实验电路图实验步骤及R1的表达式
1.按实验电路图接好电路;
2.把滑动变阻器移到最大阻值处;
3.闭合开关,读出电压表V1和V2的读数U1和U2;
4.表达式:Rx=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×15Ω.

分析 (1)将电压表与电阻并联,根据电源确定其量程,滑动变阻器与电阻串联,且要接一上一下;
(2)变阻器铭牌上标的阻值为其最大阻值;
(3)根据图丙读出电流表的示数,由R=$\frac{U}{I}$计算出电阻值;
(4)若没有电流表,可将变阻器作为定值电阻,根据变阻器两端的电压计算出电路中的电流,由欧姆定律计算出电阻的阻值.

解答 解:(1)电源电压为3V,电压表选用小量程与电阻并联,根据电路图连接实物图,注意各元件顺序一一对应(变阻器滑片左边电阻丝连入电路中),如下所示:

(2)15Ω表示变阻器的最大阻值为15Ω,所以若滑动变阻器调到阻值最大处,它相当于一个阻值为15Ω的定值电阻.
(3)由图丙知,电流表的量程为0~0.6A,示数为0.3A;
待测电阻:
Rx=$\frac{U}{I}=\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω;
(4)没有电流表,可用一电压表与变阻器并联,充当电流表的作用,后与电阻串联,如图所示:

将滑片移动到最右端,使变阻器的阻值最大,作为定值电阻,闭合开关分别读出电压表V1、V2的示数分别为U1、U2,由欧姆定律,则通过变阻器的电流:
I=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{最大}}=\frac{{U}_{2}}{15Ω}$;根据串联电路电流的规律,通过待测电阻的电流也为I,
则待测电阻:
Rx=$\frac{{U}_{1}}{I}=\frac{{U}_{1}}{\frac{{U}_{2}}{15Ω}}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}}$×15Ω.
故答案为:(1)见上图;(2)15;(3)0.3;5; (4)如上表所示.

点评 本题是伏安法测电阻实验,考查了电路的连接、电表的读数、电阻的计算及实验方案的设计.

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