题目内容

【题目】小泽同学准备测量电阻的阻值(其阻值约为300Ω),老师提供的器材有:两节干电池(电压约为3V但不大于3V且保持不变)、一个电流表、一个电压表、一个滑动变阻器(“100Ω2A”)、一个开关、若干导线。

(1)小泽同学设计的实验电路如图所示,并要用此电路测量待测电阻的阻值,你认为这个方法是否可行?简述你的观点。

(2)如果你认为上述方法可行,请你:①画出电路图:②写出主要实验步骤;③推导出的表达式(用已知量和测得量表示)。

如果你认为上述方法不可行,请你利用题中已有的器材设计出一种可行的实验方案(电路不能重组)。要求:①画出电路图;②写出主要实验步骤;③推导出的表达式(用已知量和测得量表示)。

【答案】见解析

【解析】

根据题中“小泽同学准备测量电阻的阻值”可知,本题考查测量电阻的方法。伏安法测电阻,要求测出待测电阻两端电压和通过它的电流。

待测电阻两端电压可由电压表直接测出。通过待测电阻的电流可由电流表测出,而根据电源的电压和待测电阻的阻值,可求出通过待测电阻的电流,由计算值可知电流值是非常小的,小于电流表的分度值,因而测不出电流值。

但我们可以测出滑动变阻器在最小阻值和最大阻值处电压表的示数,根据电源电压不变,列出一个等式,从而求出电阻值。

(1)由于待测电阻的阻值约为300Ω,而电源电压小于3V,所以电路中的电流小于电流表的分度值,无法用电流表测出待测电路中的电流,所以小泽设计的实验电路是不可行的;

(2)实验的电路图如下所示,只读出电压表的示数,不读电流表的示数或去掉电流表。

或

①按图连接电路,闭合开关,保持滑片P在b端即最大阻值处,此时滑动变阻器接入电路的阻值是100Ω,记下电压表示数为 U1;

②移动滑片P至a端即最小阻值处,此时滑动变阻器接入电路的阻值是0Ω,电源电压全部由待测电阻承担,记下电压表示数为U2(即为电源电压);

③根据电源电压是一个定值,可得出一个等式:,

推理得出表达式:

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