Question

3．姥姥的收音機壞了，小東決定把它修好．經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)一只標注模糊的電阻引線斷了，需要更換．
（1）小東要測量出它的電阻阻值，設(shè)計的實驗電路圖如圖，請指出它有什么不完備的地方？應(yīng)該怎樣改進？
（2）請設(shè)計記錄改進后實驗的數(shù)據(jù)的表格．
（3）若被測電阻R₀的阻值約為30Ω，小東選擇的器材有：電流表一個，0～0.6A，0～3A兩個量程，電壓表一個，0～3V、0～15V兩個量程；電源三種，電壓分別為3V、6V、15V；開關(guān)一個；滑動變阻器一個；導(dǎo)線若干．為了減小電表讀數(shù)時的誤差，要求在幾次測量中，電表指針的示數(shù)要大于量程的$\frac{2}{3}$，則應(yīng)選用哪種電源？電壓表和電流表應(yīng)選用哪個量程？要求都要說明理由．

Answer 1

分析 （1）測量電阻實驗時要測出多組數(shù)據(jù)，求平均值以減小誤差；
（2）實驗中要測量出電阻兩端的電壓、電路中的電流，根據(jù)歐姆定律計算出電阻值，至少測出三組數(shù)據(jù)；
（3）根據(jù)電流表指針所在位置的要求，可以得到在兩個量程下，通過電阻的電流；已知電阻大約阻值和不同量程的電路電流，可以得到相應(yīng)的電源電壓，將需要的電壓和通過的電源對比，確定電源電壓和電壓表的量程；最后根據(jù)電路最大電壓和電阻阻值，得到電流表選擇的量程．

解答 解：（1）圖中所示的電路圖中電源電壓有可能超過電壓表的量程，且只能夠測出一組數(shù)據(jù)，需要多次測量求平均值，減小誤差；改進的方法是在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器，改變電阻兩端的電壓，測出多組數(shù)據(jù)，求出電阻值；
（2）根據(jù)題意設(shè)計表格如下：

實驗次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電阻R/Ω	電阻平均值R/Ω
1
2
3

（3）題目已明確要求“在幾次測量中，電表指針的示值大于量程的$\frac{2}{3}$”，若按此要求，我們先看看在使用電流表各個量程時，電路中的電流情況：
對于0～0.6A量程，電路中的電流應(yīng)大于0.6A×$\frac{2}{3}$=0.4A；對于0～3A量程，電路中的電流應(yīng)大于3A×$\frac{2}{3}$A=2A；
由于被測電阻的阻值大約30Ω，可知電流表若用0～0.6A量程，則被測電阻兩端電壓大于0.3A×30Ω=9V；
電流表若用0～3A量程，則被測電阻兩端電壓大于1.5A×30Ω=45V．
由已知條件知，電源電壓應(yīng)該選擇15V，電壓表選擇0～15V量程；
相反，如果電源電壓為15V，所以通過電阻的最大電流在$\frac{15V}{30Ω}$=0.5A左右，即電流表選擇0～0.6A．
答：（1）只能測出一組數(shù)據(jù)，測量結(jié)果誤差較大；在電路中串聯(lián)一個滑動變阻器；（2）見上表；（3）電源電壓為15V；電壓表選擇0～15V量程，電流表選擇0～0.6A量程．

點評 考查的是伏安法測電阻的電路圖的畫法和實驗器材的準備及電源、電流表、電壓表量程的選擇，其中量程和電源的選擇是難點，根據(jù)“電表指針的示值大于量程的$\frac{2}{3}$”確定電流表的量程，是解決此問題的關(guān)鍵一步．