Question

9．小張同學(xué)利用電源（若干節(jié)新干電池串聯(lián)而成）、待測電阻R_x，電流表、電壓表（只有0～3伏檔完好）、滑動變阻器R′（標(biāo)有“20Ω 2A”字樣）電鍵及導(dǎo)線若干．實(shí)驗(yàn)中，小張先按圖（a）正確連接電路，且將滑片移至最右端后閉合電鍵，兩電表示數(shù)如圖（b）所示；

（1）電壓表示數(shù)為2.7伏，電流0.165安．
（2）通過計算說明電源是用多少節(jié)新干電池串聯(lián)而成的．4節(jié)
（3）小張向左稍稍移動滑片P，電壓表示數(shù)就達(dá)3伏．為了利用這些元件實(shí)現(xiàn)多次測量取平均值的目的，請你為他設(shè)計一個繼續(xù)測量的可行方案，并說明操作的注意事項(xiàng)．

小張的實(shí)驗(yàn)記錄
實(shí)驗(yàn)序號	電壓（伏）	電流（安）	電阻（歐）
1	?	?	15.0
2	?	?	15.3
3	?	?	15.1

（4）根據(jù)你設(shè)計的方案，小張完成三組數(shù)據(jù)的測量，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示．計算待測電阻R_x的阻值（精確到0.1歐）．

Answer 1

分析 （1）電壓表和電流表的讀數(shù)：確定使用的量程，確定每一個大格和每一個小格各代表多少；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)和b圖電壓表指針位置判斷電壓表量程，并出電壓值，從而解題；
（3）根據(jù)電壓表量程，將電壓表接在滑動變阻器兩端，設(shè)計方案；
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)，求平均值．

解答 解：（1）電壓表使用的0～3V量程，每一個大格代表5V，每一個小格代表0.1V，電壓為2.7V．
電流表使用的0～0.6A量程，每一個大格代表0.2A，每一個小格代表0.02A，電流為0.165A．
（2）滑片P移至最右端時，變阻器連入電路的電阻為20Ω；
因?yàn)镽_x與R′串聯(lián)，所以I′=I_x=0.165A，
U′=I′R′=0.165A×20Ω=3.3V，
所以U=U_x+U′=2.7V+3.3V=6V，
忽略電壓表、電流表讀數(shù)誤差，干電池節(jié)數(shù)：n=$\frac{6V}{1.5V/節(jié)}$=4節(jié)；
（3）為了避免小張向左稍稍移動滑片P，電壓表示數(shù)就達(dá)3伏，超過電壓表量程，將電壓表并接在滑動變阻器兩端，測量滑動變阻器兩端的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓，如此可以使R_x兩端的電壓大于3V；要注意的是，閉合開關(guān)前，滑動變阻器連入電路的電阻不能為最大值，因?yàn)樗鼉啥说碾妷簽?.3V，大于電壓表所能測量的最大值3V；
（4）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)知，所以該定值電阻的阻值：R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}+{R}_{x3}}{3}$=$\frac{15.0Ω+15.3Ω+15.1Ω}{3}$≈15.1Ω
故答案為：
（1）2.7；0.165；
（2）4節(jié)；
（3）將電壓表并接在滑動變阻器兩端，測量滑動變阻器兩端的電壓，用電源電壓減去滑動變阻器兩端的電壓；要注意的是，閉合開關(guān)前，滑動變阻器連入電路的電阻不能為最大值，因?yàn)樗鼉啥说碾妷簽?.3V，大于電壓表所能測量的最大值3V；
（4）待測電阻R_x的阻值15.1Ω．

點(diǎn)評 本題考查了歐姆定律的應(yīng)用、滑動變阻器的使用、電路圖的設(shè)計及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與計算，對學(xué)生要求較高，在平時學(xué)習(xí)時要注意多進(jìn)行發(fā)散性思維的訓(xùn)練．