“用电流表.电压表测电阻是物理教科书中唯一在两个教学单元均安排的学生实验．①教科书在第二次实验时.要求的实验电路图是图1中的b．②小明用电源.电流表.电压表.滑动变阻器(标有“20Ω 2A 字样)等器材.测定电阻Rx的值．闭合电键S.在移动滑动变阻器滑片的过程中.电压表示数增大.电流表示数减小.当他观察到如图2所示时.停止实验．小明经过思� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

1．“用电流表、电压表测电阻”是物理教科书中唯一在两个教学单元均安排的学生实验．

①教科书在第二次实验时，要求的实验电路图是图1中的b．（填写字母）
②小明用电源、电流表、电压表、滑动变阻器（标有“20Ω 2A”字样）等器材，测定电阻Rx的值．闭合电键S，在移动滑动变阻器滑片的过程中，电压表示数增大，电流表示数减小，当他观察到如图2（a）（b）所示时，停止实验．小明经过思考，分析，重新开始正确做实验，刚闭合电键，电压表、电流表示数分别为3伏和0.15安．在移动滑动变阻器滑片的过程中，电流表示数的最大值为0.3安．请将下列表格填写完整，并计算出被测电阻的阻值（计算电阻时，精确到0.1欧）

实验序号	电压（伏）	电流（安）	电阻（欧）
1	4.5	0.22	20.5	20.2
2	3	0.15	20.0
3		0.3	20.0

③小明在第一次实验出现电压表示数增大，电流表示数减小的原因是电压表并联在变阻器的两端了．

分析 ①b图有滑动变阻器，可以通过移动变阻器的滑片，改变定值电阻的电压，多次测量取平均值来减小误差，所以，教科书在第二次实验时，要求的实验电路图是图1中的b；
②Ⅰ根据题目中的反常现象由分压原理结合串联电路电压的规律判断电压表的连接位置；
Ⅱ根据第2次正确操作隐含的条件和第3次实验电流最大的条件，由电流与电阻的关系得出变阻器的最大阻值与待则电阻的大小关系，根据分压原理求出第2次实验中变阻器的电压，从而得到电源电压；在此基础上确定图2中两电表的读数；
Ⅲ将数据填入表中，根据欧姆定律求电阻值，为减小误差，应求出其平均值；
③同②Ⅰ．

解答解：①测量电阻的原理是R=$\frac{U}{I}$，所以需要测量电阻两端的电压和通过的电流，为了减小实验误差，需要多次几组数据，所以采取了串联一个滑动变阻器来改变电路中的电流；故第二次应采取图b；
②由实验电路图b知，电流表测量电路中的电流大小，当在移动变阻器滑片的过程中，电流表的示数变小时，根据U=IRx，待测电阻的电压变小，由串联电路电压的规律，变阻器的电压变大，由此可知，电压表没有并联在待测电阻两端，而是并联在滑动变阻器两端了；
重新开始正确做实验，此时电压表并联在变阻器的两端，隐含着变阻器连入电路中的电阻最大这个条件，刚闭合电键，电压表、电流表示数分别为3伏和0.15安；在移动滑动变阻器滑片的过程中，当变阻器连入电路中的电阻为0时，此时电流表示数最大值为0.3安．根据在电源电压不变时，电流与电阻成反比有：
$\frac{{R}_{0}{+R}_{X}}{{R}_{0}}$=$\frac{0.3A}{0.15A}$=2，所以R₀=R_X，在小明重新做实验时因电压表示数为3V，由分压原理，变阻器的电压也为3V，所以电源电压为3V+3V=6V；
在图2中，因没有说明电表的量程选择，可能的读数为：电压表的示数可能为1.5V或7.5V，因电源电压为6V，所以第1次实验时电压表的示数应为1.5V，
第1次实验电压表的示数即变阻器的电压为6V-1.5V=4.5V；
电流表示数可能为0.22A或1.1A，因在第2次实验中，电流表的最大示数为0.3A，所以第1次实验电流表的示数为0.22A，
三次实验数据如下表格：

物理量序号	电压（伏）	电流（安）	电阻（欧）	电阻平均值（欧）
1	4.5	0.22	20.5	20.2
2	3	0.15	20.0
3	6.0	0.3	20.0

根据欧姆定律分别求出电阻值为：20.5Ω、20.0Ω、20.0Ω，则电阻的平均值为$\frac{20.5Ω+20.0Ω+20.0Ω}{3}$≈20.2Ω；
③小明在第一次实验出现，电流表示数减小，说明电电阻增大了，变阻器连入电路中的电阻增大，根据分压原理，变阻器电压增大了，由串联电路电压规律，定值电阻的电压减小了，所以，闭合电键S，在移动滑动变阻器滑片的过程中，电压表示数增大，电流表示数减小原因是电压表并联在变阻器的两端了．
故答案为：
①b；
②如上表所示；20.2；
③电压表并联在变阻器的两端了．

点评本题用电流表、电压表测电阻，考查对实验电路的评价与改进措施、数据的处理方法、进行推理的能力、分类讨论的能力及运用所学知识解决实际问题的能力，综合强，难度大，对思维能力要求高，挖掘题中隐含的条件是解题的关键．