Question

17．實(shí)驗(yàn)室里有兩種電源（3V和15V）、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、未知電阻（約100Ω）、電流表（0∽0.6A、0∽3A）、電壓表（0∽3V、0∽15v）、最大阻值為200Ω和10Ω的滑動(dòng)變阻器各一個(gè)，請(qǐng)你借助這些實(shí)驗(yàn)器材完成“伏安法測(cè)未知電阻大小的實(shí)驗(yàn)”，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，請(qǐng)你完成以下問(wèn)題：
（1）在答題卡虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖．
（2）為了使測(cè)得電阻值的大小更精確，電源電壓應(yīng)該選擇15V，應(yīng)該選擇最大阻值為200Ω的滑動(dòng)變阻器．
（3）根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)電路，將圖中器材連接成實(shí)驗(yàn)電路．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，需測(cè)未知電阻兩端電壓和電路中的電流，因此需把電壓表與未知電阻并聯(lián)，電流表與未知電阻串聯(lián)，為了獲得多組數(shù)據(jù)，需把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)在電路中，據(jù)此設(shè)計(jì)電路；
（2）為了使測(cè)得電阻值的大小更精確，應(yīng)使電路中的電流稍大一些，測(cè)量工具的最小分度值越小，測(cè)量的結(jié)果越精確，所以，在不超過(guò)電壓表或電流表的測(cè)量范圍的情況下，選擇合適的量程，據(jù)此確定滑動(dòng)變阻器連入電路的最小值，從而選擇合適的滑動(dòng)變阻器；
（3）根據(jù)電路圖，按順序連接實(shí)物．

解答 解：（1）要測(cè)未知電阻的阻值，根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，需要測(cè)未知電阻兩端的電壓和通過(guò)的電流，因此電壓表應(yīng)與未知電阻并聯(lián)，電流表應(yīng)與未知電阻串聯(lián)，為了獲得多組數(shù)據(jù)，利用求平均值的方法減小誤差，實(shí)驗(yàn)中需串聯(lián)一個(gè)滑動(dòng)變阻器，因此設(shè)計(jì)電路如圖1：

（2）在電流表的測(cè)量范圍內(nèi)，電路中的電流大一些，測(cè)得的電阻值的會(huì)更精確，根據(jù)I=$\frac{U}{R}$，電阻一定時(shí)，要獲得較大的電流，應(yīng)選擇電壓較高的電源，因此選擇電壓為15V的電源；
未知電阻大約為100Ω，如果選用最大值為10Ω的滑動(dòng)變阻器，當(dāng)變阻器的接入電路的電阻最小時(shí)，電路中的最大電流為0.15A，電壓表的示數(shù)為15V；當(dāng)變阻器接入電路中的電阻最大時(shí)，電路的最小電流I_小=$\frac{U}{{R}_{未知}+{R}_{滑最大}}$=$\frac{15V}{110Ω}$≈0.14A，電壓表的示數(shù)U'=I_小R_未知=0.14A×100Ω=14V；
由此可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)時(shí)，電壓表、電流表的示數(shù)變化均不明顯，讀數(shù)時(shí)誤差較大，因此應(yīng)選擇最大阻值為200Ω的滑動(dòng)變阻器．
（3）電壓表由于測(cè)未知電阻兩端電壓，因此電壓表的程應(yīng)選擇0～15V；當(dāng)變阻器接入電路電阻為零時(shí)，電路中的電流最大I=$\frac{U}{{R}_{未知}}$=$\frac{15V}{100Ω}$=0.15A＜0.6A，所以電流表應(yīng)選擇0～0.6A的量程，根據(jù)電路圖連接如圖2：

答：（1）如圖1；（2）15；200；（3）如圖2．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查伏安法測(cè)電阻，要掌握電流表、電壓表的正確使用，會(huì)根據(jù)具體條件合理設(shè)計(jì)與操作，從而使實(shí)驗(yàn)效果達(dá)到最佳．