Question

13．某同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)器材齊全且完好，電源電壓保持不變．他正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，然后將電壓表并聯(lián)在電路中，閉合電鍵后，電壓表的示數(shù)為6伏，電流表的示數(shù)為0.12安，接著移動(dòng)變阻器的滑片，觀察到電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)始終不變．經(jīng)思考，該同學(xué)重新正確連接電路，操作步驟正確，閉合電鍵后，發(fā)現(xiàn)兩電表指針?biāo)�在位置與前次實(shí)驗(yàn)時(shí)一致．移動(dòng)變阻器的滑片，當(dāng)滑片位于滑動(dòng)變阻器中點(diǎn)位置時(shí)，電流表的示數(shù)為0.20安．繼續(xù)移動(dòng)變阻器的滑片到某位置時(shí)，電壓表與電流表的示數(shù)如圖所示．請(qǐng)根據(jù)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的現(xiàn)象，完成空格處的內(nèi)容．
①電源電壓為5伏．
②滑動(dòng)變阻器的最大阻值為40歐．
③填寫實(shí)驗(yàn)表格

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓Ux（伏）	電流Ix（安）	電阻Rx（歐）	電阻Rx平均值（歐）
1
2		0.20
3

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)中移動(dòng)變阻器的滑片，觀察到電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)始終不變，這一現(xiàn)象分析原因從而得到電源電壓；
（2）由前次實(shí)驗(yàn)與重新正確連接電路，操作步驟正確，閉合開關(guān)兩表示數(shù)相同；滑片在中點(diǎn)時(shí)的電流，根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算滑動(dòng)變阻器的最大值；
（3）由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算前兩次實(shí)驗(yàn)被測電阻兩端電壓，由圖讀出第三次實(shí)驗(yàn)中電表示數(shù)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表格，由R=$\frac{U}{I}$分別計(jì)算三次R_x的阻值，最后計(jì)算其平均值．

解答 解：
①實(shí)驗(yàn)器材齊全且完好，電源電壓保持不變．正確串聯(lián)實(shí)驗(yàn)器材，然后將電壓表并聯(lián)在電路中，移動(dòng)滑片出現(xiàn)電流表的示數(shù)逐漸增大，而電壓表的示數(shù)始終不變．由此說明電路沒有斷路或斷路出現(xiàn)，所以原因是電壓表測的是電源電壓，由此可知電源電壓為6V；
②重新正確連接電路，操作步驟正確，閉合開關(guān)兩表示數(shù)與前次實(shí)驗(yàn)相同，此時(shí)滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)在最大值處，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律可得：U=I₁（R_x+R_滑）
即：6V=0.12A×（R_x+R_滑）…①
由同理當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)有：
6V=0.20A×（R_x+$\frac{1}{2}$R_滑）…②
解①②可得：R_滑=40Ω；
③第一次實(shí)驗(yàn)電路中電流I₁=0.12A，
此時(shí)R_x兩端電壓：U_x1=U-U_滑1=6V-0.12A×40Ω=1.2V，
此時(shí)R_x1=$\frac{{U}_{x1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.2V}{0.12A}$=10.0Ω；
第二次實(shí)驗(yàn)滑片在中點(diǎn)，電路中電流I₂=0.2A，
此時(shí)R_x兩端電壓：U_x2=U-U_滑2=6V-0.20A×$\frac{1}{2}×$40Ω=2.0V，
此時(shí)R_x2=$\frac{{U}_{x2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.0V}{0.2A}$=10.0Ω；
由圖第三次實(shí)驗(yàn)中，電壓表使用0-3V量程，分度值0.1V，讀數(shù)為2.8V；電流表使用0-0.6A量程，分度值0.02A，讀數(shù)為0.28A，
此時(shí)R_x3=$\frac{{U}_{x3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.8V}{0.28A}$=10.0Ω；
所以三次測量的平均值：
R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}+{R}_{x3}}{3}$=$\frac{10.0Ω+10.0Ω+10.0Ω}{3}$=10.0Ω．

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	電壓Ux（伏）	電流Ix（安）	電阻Rx（歐）	電阻Rx平均值（歐）
1	1.2	0.12	10.0	10.0
2	2.0	0.20	10.0
3	2.8	0.28	10.0

故答案為：（1）6；（3）40；（3）表格見上表．

點(diǎn)評(píng) 本題是測電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律公式的應(yīng)用，正確理解題意，求出電源電壓和滑動(dòng)變阻器的最大值是關(guān)鍵．