Question

【题目】小姜同学在做“用电流表、电压表测电阻”实验，现有电压不变的电源，待测电阻Rx，电流表、电压表（0～15V档损坏），滑动变阻器（标有“20Ω 2A”字样），电键及导线若干。实验中，小姜同学先依据实验原理设计了实验所用电路图，如图（a）所示。当小姜同学将滑片移至最右端后闭合电键后，电压表示数为2.0伏，电流表示数为0.20安；接着他将滑片P向左移至中点时，电压表示数为3.0伏，电流表示数如图（b）所示。

（1）请在图（a）所示电路的〇里填上适当的电表符号，使之成为正确的电路。

（________）

（2）要使待测电阻两端电压大于3伏，继续完成实验，小姜同学接着进行的操作是：_______。

（3）当他操作完成后，发现电流表示数为0.4安时，电压表示数如图（c）所示。请将上述测得的三组数据填写在下表中，并计算出电阻。（计算电阻时，精确到0.1欧。）

（_________）

物理量 实验序号	电压Ux （伏）	电流Ix （安）	电阻Rx （欧）	电阻Rx平均值 （欧）
1
2
3

Answer 1

【答案】 详见解析 详见解析

【解析】

(1)[1]电压表与待测电路并联，电流表串联在电路中，与Rx并联的电表为电压表，串联在电路中的电表为电流表，如下图所示：

(2)[2]当小姜同学将滑片移至最右端，即变阻器连入电路中的最大电阻为20Ω，闭合电键后，电压表示数为U1＝2.0V，电流表示数为I1＝0.20A；

由欧姆定律，变阻器的电压为：

U滑＝I1R滑大＝0.20A×20Ω＝4V，

根据串联电路电压的规律，电源电压：

U＝U滑+U1＝4V+2V＝6V；

因电源电压为6V，电压表0～15V档损坏，即只能使用电压表的0﹣3V档，要使待测电阻两端电压大于3V，根据串联电路电压的规律，此时变阻器的电压小于3V，故断开开关，将电压表并联在变阻器两端；

待测电阻的电压由3V变大，根据串联电路的规律，要减小变阻器的电压，由分压原理，应减小变阻器连入电路中的电阻大小，即向左移动变阻器的滑片，变阻器两端电压U变（小于3V），根据串联电路电压的规律，待测电阻两端电压：

Ux＝U﹣U变＝6V﹣U变，

(3)[3]当他操作完成后，发现电流表示数为I3＝0.4A，因电压表只能使用0﹣3V，分度值为0.1V，故图（c）中电压表示数为1.9V，根据串联电路电压的规律，待测电阻的电压为：

U3＝U﹣U滑＝6V﹣1.9V＝4.1V，

由题意可知，接着他将滑片P向左移至中点时，电压表示数为3V，

电流表示数如图（b）所示，图中电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流大小为I2＝0.3A，分别将待测电阻的电压U1、U2、U3和I1、I2、I3填入下表中：

物理量 实验序号	电压Ux （伏）	电流Ix （安）	电阻Rx （欧）	电阻Rx平均值 （欧）
1	2.0	0.20	10.0	10.1
2	3.0	0.30	10.0
3	4.1	0.40	10.3

由欧姆定律分别求出3次实验的电阻：

R1＝＝10.0Ω；

R2＝＝10.0Ω；

R3＝＝≈10.3Ω；

3次测量的平均值为：

R平均＝ ＝10.1Ω。