Question

3．小華利用提供的器材按進行“用電壓表和電流表測電阻”的實驗．

①并用筆代替導(dǎo)線完成圖1實物電路的連接．（要求：劃片向左移動時，滑動變阻器的阻值變�。�
②小華連接好電路后，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，而電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$．小華檢查電路后發(fā)現(xiàn)自己連接電路時出現(xiàn)了兩個問題：一是把滑動變阻器的滑片放在了C （C或D）位置，二是電流表 （電壓表、電流表）的量程選擇不當(dāng)．
③小華發(fā)現(xiàn)旁邊的小勇自己連接好電路后通過實驗得到多組數(shù)據(jù)，并作出如圖2所示的U-I圖象，則小華分析后發(fā)現(xiàn)小勇把電壓表并聯(lián)在了滑動變阻器（電阻R或滑動變阻器）的兩端．根據(jù)U-I圖象，可求得待測電阻R=5.5Ω．

Answer 1

分析 ①根據(jù)滑片向左移動時，滑動變阻器的阻值變小確定變阻器接線柱的連接，將電流表、變阻器、待測電阻串聯(lián)在電路中；
②變阻器與待測電阻串聯(lián)，由電源電壓大小結(jié)合電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，判斷出變阻器的電壓，從而確定滑片的位置；根據(jù)歐姆定律判斷此時電路中的電流大小，由已知條件從而判斷電流表的量程選擇存在的問題；
③當(dāng)電流增大時，根據(jù)歐姆定律，判斷定值電阻的電壓的變化，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，判斷變阻器的電壓變化，結(jié)合圖2電流增大時，電壓表示數(shù)減小，判斷出電壓表連接的位置；
根據(jù)圖2，確定電流及滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律及串聯(lián)電路電壓的規(guī)律列方程組，從而可以計算出待測電阻的阻值．

解答 解：①用電壓表和電流表測電阻時，電流表、變阻器、待測電阻串聯(lián)在電路中，因要求滑片向左移動時，滑動變阻器的阻值變小，所以變阻器滑片以左電阻絲連入電路中，電壓表與電阻并聯(lián)測電壓，如下圖所示：

②因電壓表選用小量程，閉合開關(guān)，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，即接近3V，說明電源電壓基本都加在了電阻的兩端，變阻 器分得的電壓接近0，說明變阻器連入電路中的電阻為0，即將滑動變阻器的滑片放在C處了；
因此時電路中的電阻最小，根據(jù)歐姆定律，電路中電流應(yīng)最大，而電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$，則說明電流表量程選擇不當(dāng)（選大了）；
③因待測電阻與變阻器串聯(lián)，當(dāng)電流增大時，根據(jù)歐姆定律，定值電阻的電壓應(yīng)增大，由串聯(lián)電路電壓的規(guī)律，變阻器的電壓減��；由圖2可知，當(dāng)電流增大時，電壓表示數(shù)減小，所以可判斷出電壓表沒有并聯(lián)在待測電阻的兩端，而是并聯(lián)在變阻器的兩端了；
由圖2知，當(dāng)電流表的示數(shù)為0.2A時，電壓表的示數(shù)為1.7V，根據(jù)串聯(lián)電路中，電源電壓等于電壓表示數(shù)與定值電阻電壓的和，結(jié)合歐姆定律有
U=I₁R+U₂=0.2A×R+1.7V…①，
當(dāng)電流表的示數(shù)為0.4A時，電壓表的示數(shù)為0.6V，同理有
U=I₂R+U₂′=0.4A×R+0.6V…②，
由①、②得R=5.5Ω．
故答案為：①如上圖所示；
②C；電流表；
③滑動變阻器；5.5．

點評 本題用電壓表和電流表測電阻，考查電路的連接、常見問題的分析、靈活運用歐姆定律和串聯(lián)電路電壓的規(guī)律及數(shù)學(xué)知識解決實際問題的能力，有一定難度．