Question

15．小明同學(xué)做“用電流表、電壓表測(cè)電阻”實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)只有電源（電壓保持不變）、待測(cè)電阻R_x、電流表、標(biāo)有“20Ω 1A”字樣的滑動(dòng)變阻器、兩個(gè)電鍵及導(dǎo)線若干，他經(jīng)過思考，設(shè)計(jì)了如圖1（a）所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
（1）他按（a）所示電路連接實(shí)驗(yàn)器材，閉合電鍵S₁，發(fā)現(xiàn)電流表示數(shù)如圖（b），其錯(cuò)誤原因可能是電流表的正負(fù)接線柱接反了．
（2）他找到問題所在后，按如圖2方法進(jìn)行了三次實(shí)驗(yàn)，電路圖及閉合電鍵后對(duì)應(yīng)的電流表的示數(shù)分別如圖2（a）、（b）、（c）所示（a、b中滑片位于最右端，c中滑片位于最左端），請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息計(jì)算（需寫出計(jì)算過程）．
①小明同學(xué)所用電源的電壓U8V．
②待測(cè)電阻R_x的阻值（計(jì)算電阻時(shí)，精確到0.1歐）13.6Ω．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)電流表的正負(fù)接線柱接反后，電流表的指針將反向偏轉(zhuǎn)；
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器允許的最大電流以及電流表指針的偏轉(zhuǎn)角度可知電流表的量程；根據(jù)電流表的量程、分度值分別讀出三種情況下電流表的示數(shù)；
①根據(jù)圖2（a）中電路以及電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用即可求出電源電壓；
②根據(jù)圖2（b）和（c）中電路以及電流表的示數(shù)，根據(jù)歐姆定律的應(yīng)用即可求出被測(cè)電阻的阻值；最后求兩次平均值即為被測(cè)電阻的阻值．

解答 解：（1）根據(jù)圖1（b）可知，電流表指針反向偏轉(zhuǎn)，因此電流表的正負(fù)接線柱接反了；
（2）因?yàn)榛瑒?dòng)變阻器允許的最大電流為1A，并且圖2中電流表偏轉(zhuǎn)的角度都大于1A，因此電流表的量程為0～0.6A，分度值為0.02A；
（a）圖示數(shù)為0.4A；（b）圖示數(shù)為0.24A；（c）圖示數(shù)為0.58A；
①根據(jù)圖2（a）中的電路圖可知，R_x被短路，電路為R₂的基本電路，并且R₂接入電路的阻值最大，電流表測(cè)量電路電流；
由I=$\frac{U}{R}$可知，電源電壓：U=I_aR₂=0.4A×20Ω=8V；
②由圖2（b）中的電路圖可知，R_x與R₂串聯(lián)，電流表測(cè)量電路電流；
由I=$\frac{U}{R}$可知，電阻R₂兩端電壓：U₂=I_bR₂=0.24A×20Ω=4.8V；
因?yàn)榇��?lián)電路兩端電壓等于各部分電壓之和，所以R_x兩端電壓：U_x=8V-4.8V=3.2V；
則R_x的阻值：R_xb=$\frac{{U}_{x}}{{I}_}$=$\frac{3.2V}{0.24A}$≈13.3Ω
由圖2（c）中的電路圖可知，電路為R_x的基本電路，電流表測(cè)量電路電流；
由I=$\frac{U}{R}$可知，R_xc=$\frac{U}{{I}_{c}}$=$\frac{8V}{0.58A}$≈13.8Ω；
求兩次平均值可知，待測(cè)電阻R_x的阻值：R_x=$\frac{1}{2}$（13.3Ω+13.8Ω）≈13.6Ω．
故答案為：（1）電流表的正負(fù)接線柱接反了；（2）8V；13.6Ω．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查學(xué)生對(duì)電流表連接、讀數(shù)以及歐姆定律的理解和掌握，關(guān)鍵是明確電路結(jié)構(gòu)．