题目内容

6.如图甲是用伏安法测未知电阻R的实验图.

(1)请用笔画线代替导线,将图甲中实物电路连接完整.
(2)闭合开关,将滑片P向左滑动时,此时电压表示数为1.8V,电流表示数如图乙所示,其读数为I=0.3A,则未知电阻R=6Ω.
(3)若实验中只有一个电压表和一个已知电阻R0,小明设计了如图丙所示的电路,同样可以测量未知电阻Rx,请在空格内将实验步骤补充完整.
①闭合S和S1,用电压表测电源的电压为U;
②闭合开关S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
③请写出用测量值U、U1及R0来表示Rx的表达式:Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$.

分析 (1)变阻器应串联在电路中,且要一上一下接线柱进行连接;
(2)明确电流表的量程和分度值,读出示数,再利用欧姆定律的变形公式计算电阻的大小;
(3)由电路图可知,当开关S、S1均闭合时电路为Rx的简单电路,电压表测电源的电压;当开关S闭合、S1断开时,R0、Rx串联,电压表测Rx两端的电压;根据串联电路的分压特点和定值电阻的阻值求出Rx的阻值,据此设计实验步骤得出结果.

解答 解:
(1)变阻器应串联在电路中,可将导线一端接在变阻器上端,另一端接在电阻R右端,如图所示.

(2)读图可知,电流表的量程为0~0.6A,其分度值为0.02A,则电流表的示数为0.3A.
由欧姆定律得未知电阻:
R=$\frac{U}{I}$=$\frac{1.8V}{0.3A}$=6Ω;
(3)实验步骤:
①闭合开关S、S1,用电压表测出电源的电压U;
②闭合开关S、断开S1,用电压表测出待测电阻Rx两端的电压为U1;
③因串联电路中总电压等于各分电压之和,
所以,R0两端的电压:
U0=U-Ux=U-U1,
因为串联电路中各处的电流相等,
所以电路中电流:
I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$,
$\frac{U-{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{1}}{{R}_{x}}$,
解得:
Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$.
故答案为:
(1)如上图所示;
(2)0.3;6;
(3)②闭合开关S、断开S1;
③Rx=$\frac{{U}_{1}{R}_{0}}{U-{U}_{1}}$.

点评 本题考查了实物图的连接和电流表的读数、欧姆定律的应用、串联电路的特点等,关键是知道有电压表、无电流表时可根据串联电路的电流、电压特点进行设计实验.

练习册系列答案
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18.如图1所示是测量小灯泡电阻的不完整的实物连接图,其中电源是三节新的干电池,(电压为4.5V)灯泡额定电压3.8V,灯丝正常发光时的电阻约10Ω,变阻器上标有“10Ω   lA”的字样,电流表(0-0.6A、0-3A)、电压表(0-3V、0-15V) 

(1)用笔画线代替导线将电路中未连接的部分连接好,使它成为完整的实验电路.要求电表选择合适的时程,滑动变阻器的滑片向右移动时,电路的电流减小.并在如图2方框中画出对应的电路图.
(2)韦韦同学合理地连好电路,并按正确的顺序操作,但闭合开关试触发现灯不亮,聪明的韦韦猜想:灯不亮可能是由于以下几个原因造成的:
A.可能是灯丝断了.
B.可能是滑动变阻器开路
C.可能是小灯泡短路
D.可能是电流表开路
现请你借助图中的电流表和电压表验证韦韦同学的猜想,并将电流表和电压表可能的示数填入如表空格处:
猜想电流表示数/A电爪表示数/V
如果A成立
如果C成立
(3)①假如电压表“0一15V,量程已损坏,韦韦同学仍想测出小灯泡的额定功率,现请你帮她设计可行的电路图(画在如图3的方框内).
②按新设计的电路图进行实验,调节滑动变阻器的划片,使小灯泡正常发光,此时电压表示数应达到0.7V,如此时电流表示数如图4所示,请将此读数填写到(4)中表格的空格内,并计算出此时小灯泡的电阻为9.5Ω
(4)佳佳同学看了韦韦同学的实验结果,交流了自己的想法,她认为在实验中应改变接入电路的滑动变阻器的阻值,使得灯泡两端的电压先后等于3.8V、3.5V、3V、和2.5V,并得到相应的四组电流数据,如表,请根据表中数据在如图5中画出电流表的示数随电压的示数变化关系图象,通过图象分析灯泡的电阻值,找出电阻有什么规律,并分析可能的原因.
次数1234
U/V3.83.532.5
I/A0.380.350.31

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