Question

10．小陳同學(xué)做“用電流表、電壓表測電阻”實(shí)驗(yàn)，電源電壓保持不變，現(xiàn)有待測電阻、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、電鍵及導(dǎo)線若干，所有元件均完好．他連接電路后，按正確的實(shí)驗(yàn)步驟操作，剛閉合電鍵時(shí)電流表示數(shù)為0.22安，電壓表示數(shù)為2.2伏，接著他移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，觀察到電流表示數(shù)變大而電壓表示數(shù)變�。�經(jīng)過思考他重新正確連接電路，按正確步驟操作，閉合電鍵時(shí)發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)為2.3伏；然后他將變阻器滑片P移到中點(diǎn)，電流表的示數(shù)如圖所示；繼續(xù)移動(dòng)變阻器滑片，直到電流表示數(shù)最大為0.44安．
（1）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程，將下表填寫完整．

物理量 實(shí)驗(yàn)序號	電壓表示數(shù) （伏）	電流表示數(shù) （安）
1	2.2	0.22
2	2.3	0.22
3	3.0	0.3
4	4.5	0.44

（2）待測電阻平均值是10.2歐．（計(jì)算電阻時(shí)，精確到0.1歐）

Answer 1

分析 （1）當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值變小時(shí)，電路中的電流變大，定值電阻兩端的電壓變大，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，根據(jù)電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小，可知電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，剛閉合開關(guān)時(shí)，滑片位于變阻器的最大阻值處，可根據(jù)電流表和電壓表的示數(shù)計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值，根據(jù)兩次電壓表的示數(shù)，計(jì)算出電源電壓；根據(jù)圖示讀出滑片在中點(diǎn)時(shí)電流表的示數(shù)，從而可計(jì)算出變阻器兩端的電壓，得出電壓表的示數(shù)；當(dāng)電流表的示數(shù)最大時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值為零，定值電阻兩端的電壓等于電源電壓；
（2）計(jì)算出幾次定值電阻的阻值求出平均值．

解答 解：（1）電流表示數(shù)變大而電壓表示數(shù)變小，可知電壓表與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)；
剛閉合電鍵時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值最大，電流表示數(shù)為0.22安，電壓表示數(shù)為2.2伏，可知變阻器的最大阻值為：
R_滑最大=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{2.2V}{0.22A}$=10Ω；
正確連接電路后，電壓表與定值電阻并聯(lián)，剛閉合開關(guān)時(shí)，電壓表的示數(shù)為2.3V，此時(shí)變阻器的阻值仍處于最大，所以電路中的電流仍為0.22A，由以上數(shù)據(jù)可知電源電壓：U=2.3V+2.2V=4.5V；
當(dāng)變阻器滑片在中點(diǎn)時(shí)，變阻器的阻值為$\frac{1}{2}$×10Ω=5Ω，由圖知，電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A，示數(shù)為0.3A，所以變阻器兩端的電壓為：
U_滑=IR_滑=0.3A×5Ω=1.5V，定值電阻兩端的電壓為：U₂=4.5V-1.5V=3V；
當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，變阻器的阻值為零，此時(shí)定值電阻兩端的電壓為4.5V，由表格中數(shù)據(jù)知，電流為0.44A，根據(jù)此組數(shù)據(jù)可知定值電阻的阻值為：R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{0.44A}$≈10.2Ω；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器阻值最大時(shí)，定值電阻的阻值為：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.3V}{0.22A}$≈10.5Ω；
當(dāng)滑片在中點(diǎn)時(shí)，定值電阻的阻值為：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω；
當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，定值電阻的阻值為：R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{4.5V}{0.44A}$≈10.2Ω；
根據(jù)三組數(shù)據(jù)可知待測電阻的平均值為：R=$\frac{{R}_{1}+{R}_{2}+{R}_{3}}{3}$=$\frac{10.5Ω+10Ω+10.2Ω}{3}$≈10.2Ω．
故答案為：（1）

物理量 實(shí)驗(yàn)序號	電壓表示數(shù) （伏）	電流表示數(shù) （安）
1	2.2	0.22
2	2.3	0.22
3	3.0	0.3
4	4.5	0.44

（2）10.2．

點(diǎn)評 本題是伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)，關(guān)鍵能夠分析出不同情況下電路的連接情況，能夠計(jì)算出滑動(dòng)變阻器的最大阻值及電源電壓是解決問題的關(guān)鍵．有一定難度．