Question

【題目】小明在做“用電流表、電壓表測電阻”的實驗，實驗器材齊全且完好，電源電壓不高于6伏．他正確連接實驗器材，實驗步驟正確，閉合電鍵后，觀察到電壓表恰好滿刻度．經過思考后，為了精確讀數，他斷開電鍵，適當調整電路，閉合電鍵后，在移動變阻器滑片P的過程中，觀察到電壓表示數的最大值為1.5伏，電流表示數的變化范圍為0.30安一0.44安．當變阻器滑片P移到a點時，觀察到電壓表、電流表示數如圖所示
① 如圖所示，小明調整后的電路中有兩根導線尚未連接，請用筆畫線代替導線補上；
②實驗中的電源電壓為伏，滑動變阻器的最大電阻值為歐；
③經計算可知，a點在滑動變阻器中點位置的側（選填“左”或“右”）；
④通過實驗測得電阻平均值為Ω．（②、③、④題寫出計算過程，電阻平均值精確到0.1歐）

Answer 1

【答案】；4.5；5；右；10.2
【解析】解：①在第1次實驗操作中，他正確連接實驗器材，說明滑動變阻器連入電路中的電阻最大，且電壓表并聯在待測電阻的兩端，實驗步驟正確，閉合電鍵后，觀察到電壓表恰好滿刻度，因電源電壓不高于6伏．所以此時電壓表選用的是0﹣3V的量程，即待測電阻的電壓為3V； 在第2次實驗操作中，他斷開電鍵，適當調整電路，閉合電鍵后，在移動變阻器滑片P的過程中，觀察到電壓表示數的最大值為1.5伏，由第1次實驗操作知，此時電壓表一定沒有接在定值電阻的兩端，也不可能接在電源的兩端，只能并聯在變阻器的兩端，實物圖的連接如下圖所示：

②因此時變阻器的電壓最大U滑1=1.5V，根據分壓原理，變阻器的全部電阻連入了電路中，
對比第1次實驗操作，因電源電壓保持不變，
此時定值電阻的電壓為3V，根據串聯電路電壓的規律，
電源電壓U=3V+1.5V=4.5V；此時因電路的總電阻最大，
根據歐姆定律，所以對應的電流最小，
I1=0.3A，變阻器的最大阻值R滑= = =5Ω；
③當變阻器滑片P移到a點時，觀察到電壓表、電流表示數如圖所示，
因電表均選用小量程，電壓表分度值為0.1V，示數為U滑2=1.2V；
電流表分度值為0.02A，示數為I2=0.32A，
根據串聯電壓的電壓規律，待測電阻的電壓U2=4.5V﹣1.2V=3.3V，
根據歐姆定律，待測電阻R2= =10.3Ω…Ⅰ；
根據歐姆定律，電路的總電阻R總= ≈14.1Ω，
由串聯電阻的規律，變阻器連入電路中的電阻大小約為R′滑=14.1Ω﹣10.3Ω=3.8Ω，
因變阻器的最大阻值為5Ω，故a點在滑動變阻器中點位置的右側；
④在②中，待測電阻的電壓為U1=3V，通過的電流I1=0.3A，
根據歐姆定律，待測電阻的大小R1= =10.0Ω…Ⅱ；
根據電流表示數的變化范圍為0.30安一0.44安，
可知當變阻器連入電路中的電阻為0時，電流表示數最大為為I3=0.44A，
此時待測電阻的電壓為電源電壓U3=U=4.5V，待測電阻R3= = =10.2Ω…Ⅲ，
由Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ式，測得電阻平均值為R待測= = ≈10.2Ω．
所以答案是：①實物圖如上圖所示；
②4.5；5；
③10.2．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解歐姆定律及其應用的相關知識，掌握歐姆定律的應用： ① 同一個電阻，阻值不變，與電流和電壓無關 但加在這個電阻兩端的電壓增大時，通過的電流也增大．（R=U/I） ② 當電壓不變時，電阻越大，則通過的電流就越小．（I=U/R） ③ 當電流一定時，電阻越大，則電阻兩端的電壓就越大．（U=IR）．