Question

3．小張同學做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，實驗器材齊全完好．他先將滑片放置于變阻器的一端，然后連接電路，閉合電鍵，在向變阻器另一端移動滑片的過程中，觀察到電壓表的示數(shù)從6.0伏逐漸變小、電流表的示數(shù)從0.30安逐漸變大．經(jīng)過思考后發(fā)現(xiàn)了實驗操作中的不當之處，隨后重新正確連接電路進行實驗，且步驟正確．閉合電鍵后，他觀察電表的示數(shù)，跟前次電鍵閉合時相比，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)沒有變化，而電壓表的示數(shù)變?yōu)槿鐖D（a）所示情況．接著繼續(xù)移動變阻器的滑片分別至某兩處（其中一處在中點附近某位置），并觀察了上述兩處時的電表示數(shù)，但在記錄數(shù)據(jù)時僅將電流表示數(shù)記錄在下表的實驗序號2和3中，遺忘了如圖（b）和（c）所示電壓表的示數(shù)．

①實驗所用滑動變阻器的最大阻值為20歐，實驗所用電源的電壓為7.5伏；
②請根據(jù)相關信息，將下表填寫完整．（計算電阻時，精確到0.1歐）

物理量 實驗序號	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx平均值 （歐）
1
2		0.48
3		0.56

Answer 1

分析 ①在向變阻器另一端移動滑片的過程中，觀察到電壓表的示數(shù)從6.0伏逐漸變小、電流表的示數(shù)從0.30安逐漸變大，說明電壓表測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表并聯(lián)與滑動變阻器并聯(lián)；
根據(jù)公式R=$\frac{U}{I}$ 計算出電阻的最大阻值；
根據(jù)定值電阻兩端電壓不能超過滑動變阻器兩端的電壓，可確定電壓表所選量程，然后根據(jù)指針位置即可讀數(shù)，根據(jù)串聯(lián)電路特點可求電源電壓．
②根據(jù)指針位置可讀出圖（b）和（c）所示電壓表的示數(shù)，利用歐姆定律可分別求得其電阻，然后可求得電阻R_x平均值．

解答 解：
①閉合開關前，移動滑動變阻器滑片移到阻值最大處，當閉合電鍵，在向變阻器另一端移動滑片的過程中，觀察到電壓表的示數(shù)從6.0伏逐漸變小、電流表的示數(shù)從0.30安逐漸變大．說明電壓表測的不是待測電阻兩端的電壓，而是測滑動變阻器兩端的電壓，電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端，則滑動變阻器兩端的電壓為6V，電流表的示數(shù)為0.3A；由I=$\frac{U}{R}$可知，滑動變阻器的最大阻值R=$\frac{6V}{0.3A}$=20Ω，
由a可知，電壓表的示數(shù)為1.5V或7.5V，因為定值電阻兩端電壓不能超過滑動變阻器兩端的電壓，所以圖（a）所示電壓為1.5V，則電壓表選擇小量程，因為是重新正確連接電路進行實驗，所以定值電阻兩端電壓為1.5V，；
則電源電壓：U=U_滑+U_x=6V+1.5V=7.5V，
②由①可知電壓表選擇小量程，則圖（b）和（c）所示電壓表的示數(shù)分別為U₂=2.5V、U₃=3V．
則由I=$\frac{U}{R}$可知R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.5V}{0.3A}$=5Ω，
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.48A}$≈5.2Ω，
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{3V}{0.56A}$≈5.4Ω，
電阻Rx平均值Rx=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{5Ω+5.2Ω+5.4Ω}{3}$=5.2Ω．
故答案為：①20；7.5；
②見下表：

實驗 序號	電壓Ux （伏）	電流Ix （安）	電阻Rx （歐）	電阻Rx平均值 （歐）
1	1.5	0.30	5.0	5.2
2	2.5	0.48	5.2
3	3.0	0.56	5.4

點評 此題是“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，主要考查了滑動變阻器的應用及歐姆定律的應用，關鍵是能分析出電壓表的量程及示數(shù)，得出滑動變阻器的最大阻值．