Question

7．在用電壓表和電流表測電阻的實驗中，用滑動變阻器改變被測電阻兩端的電壓，讀取幾組電壓值和電流值，算出電阻，最后求出電阻的平均值．若被測電阻的阻值約為30Ω，備有：電流表1個，0～0.6A、0～3A兩個量程；電壓表1個，0～3V、0～15V兩個量程；電源四種，電壓分別為1.5V、3V、6V、15V；導線若干．
（1）為了組成實驗電路，還需要的器材是滑動變阻器，開關(guān)；
（2）畫出實驗電路圖；
（3）為了減小電表讀數(shù)時的誤差，要求在幾次測量中，電表指針的示值大于量程的$\frac{1}{2}$，則電源應選用15V，電壓表應選用0～15V的量程，電流表應選用0～0.6A的量程．

Answer 1

分析 （1）在電路中，要控制電路通斷，需要開關(guān)；要改變電阻兩端電壓或電路電流，需要滑動變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）使用電壓表和電流表測量電阻阻值，需要電流表與電阻串聯(lián)測量通過的電流，電壓表與電阻并聯(lián)測量兩端電壓，滑動變阻器與電阻串聯(lián)改變電路電流，據(jù)此畫出電路圖；
（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）要控制電路的通斷，需要開關(guān)；要改變待測電阻兩端電壓和通過的電流，需要滑動變阻器串聯(lián)在電路中；
（2）將電源、開關(guān)、待測電阻、滑動變阻器、電流表用導線組成串聯(lián)電路，電壓表與待測電阻并聯(lián)，電路圖如下；
（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$\frac{1}{2}$”，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，電路中的電流應大于0.6A×$\frac{1}{2}$=0.3A；對于0～3A量程，電路中的電流應大于3A×$\frac{1}{2}$A=1.5A；
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．
故答案為：
（1）滑動變阻器；開關(guān)；
（2）電路圖如下：
；
（3）15；0～15V；0～0.6A．

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$\frac{1}{2}$”確定電流表的量程，是解決此問題的關(guān)鍵一步．