Question

（2010?貴港）實(shí)驗(yàn)室有下列器材：電流表一只（0～0.6A，0～3A），電壓表一只（0～6V，0～15V），滑動(dòng)變阻器一只（0～10Ω），電源（6V）一個(gè)（電源電壓保持不變），開關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干．用上述規(guī)格的器材測(cè)量阻值約為8Ω的一個(gè)待測(cè)電阻R_x的阻值，要求實(shí)驗(yàn)中的電表不超過其量程，且電表的指針能偏過刻度盤的中線．
（1）請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）電流表和電壓表應(yīng)分別選用哪一個(gè)量程？請(qǐng)說明理由．
（3）請(qǐng)通過計(jì)算指出實(shí)驗(yàn)中對(duì)滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值有什么要求．
（4）若待測(cè)電阻R_x的阻值為8Ω，當(dāng)電流表和電壓表都能正常工作時(shí)，待測(cè)電阻R_x消耗的最大功率為多少？

Answer 1

分析：（1）掌握伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，根據(jù)R=

U

I

，則電路中應(yīng)有電流表、電壓表，為了多測(cè)幾組求平均值，應(yīng)該串聯(lián)滑動(dòng)變阻器；
（2）電源電壓為6V，被測(cè)電阻上的電壓最高只能達(dá)到6V，所以電壓表可選擇0～6V的量程；
當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值最小時(shí)，電路中的最小阻值為8Ω，根據(jù)I=

U

R

計(jì)算出電路中的最大電流，從而可以根據(jù)要求判斷出電流表的量程；
（3）為了使電路中電流不超過已選定電流表的量程（0～0.6A），設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻的最小值為R₁；
（4）根據(jù)P=UI=I²R得，在電阻不變時(shí)，電流值越大，電功率越大，所以根據(jù)電路中的最大電流，從而根據(jù)公式計(jì)算出電阻的最大功率．

解答：解：（1）實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：
；
（2）電流表選擇（0～0.6A）量程，因?yàn)殡娫措妷簽?V，被測(cè)電阻上的電壓最高只能達(dá)到6V，電壓表選擇 （0～6V）量程；
電源電壓U=6V，當(dāng)R_P全部接入電路時(shí)，電路的總電阻最大，電流最小，I_小=0.33A；
當(dāng)R_P接入電路中的電阻為零時(shí)，電路的總電阻為R_X最小，電流最大，I_大=0.75A；
若電流表選用0～3A量程，因?yàn)?.5A遠(yuǎn)大于I_大=0.75A，而題目要求電表指針能偏過刻度盤中線，所以0～3A量程不合要求．故電流表只能選用0～0.6A的量程．理由是0.3A小于I_小=0.33A，符合題意．而I_大=0.75A＞0.6A，題目要求電表不超過其量程，可以通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值來(lái)限制電流不超過0.6A；
（3）為了使電路中電流不超過已選定電流表的量程（0～0.6A），設(shè)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻的最小值為R₁，則：
R_總=

U

Imax

=

6V

0.6A

=10Ω；
R₁=10Ω-8Ω=2Ω．
即為了使電流表能正常工作，不至于被燒壞，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻不小于2Ω；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為最小值2Ω時(shí)，電流表和電壓表都能正常工作，R_x消耗的功率最大，P_大=I_max²R_x=（0.6A）2×8Ω=2.88W．
故答案為：（1）見上圖；（2）電流表選擇0～0.6A量程；電壓表選擇0～3V量程；理由如上；（3）滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻不小于2Ω；（4）待測(cè)電阻R_x消耗的最大功率為2.88W．

點(diǎn)評(píng)：此題是測(cè)量電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路圖的畫法，及對(duì)電流表和電壓表量程的選擇；同時(shí)考查了有關(guān)電功率的計(jì)算，要解決此題，需掌握的知識(shí)：
1、串聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系；
2、歐姆定律的公式及其變形公式．