Question

12．在“探究電流與電壓的關系”的實驗中，提供的器材有：定值電阻R、兩節(jié)干電池、電壓表（量程“0--3V”、“0--15V”）、電流表（“0--0.6A”、“0--3A”）、滑動變阻器、開關、導線若干．

（1）電壓表的量程應選0～3V．
（2）小蘭同學按如圖1所示的電路圖連接好電路后，閉合開關，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$\frac{1}{5}$．小蘭檢查電路后發(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a（a或b）位置，二是電流表（電壓表、電流表）的量程選擇不當．
（3）小勇同學自己連接好電路后通過實驗得到多組數(shù)據(jù)，作出如圖2所示的U-I圖象并不是一條過原點的線，原因是電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端．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)電源電壓來選擇電壓表的量程；
（2）根據(jù)數(shù)據(jù)分析，電壓表的示數(shù)滿偏，可能是由于滑動變阻器的阻值為零或電阻R斷路造成的，然后結合電流表的情況得出結論；
當滑動變阻器阻值為零時，根據(jù)待測電阻的阻值及電源電壓求出此時電路中的電流，便可分析出結論；
（3）根據(jù)電流值和電壓值的變化情況，結合串分壓的知識進行判斷；
根據(jù)圖象，確定電流及滑動變阻器兩端的電壓，根據(jù)電源電壓不變，列出關系式，從而可以計算出待測電阻的阻值．

解答 解：（1）由題意知，電源由2節(jié)干電池組成，所以電源電壓最大為3V，因此電壓表應選擇0～3V的量程；
（2）閉合開關，發(fā)現(xiàn)電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很大，接近量程，說明此時電阻兩端的電壓接近電源電壓3V，而電流表有示數(shù)，說明電阻未發(fā)生斷路，因此滑動變阻器的阻值為0，可判斷此時滑動變阻器的滑片移到了最小阻值處，由圖知，滑片應移至a端；
此時電路中電流大約為I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.6A，而電流表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$，說明此時選擇了0～3A的量程；
（3）由圖象知，電流值變小，說明滑動變阻器的阻值變大，此時電壓表示數(shù)變大，說明電壓表與滑動變阻器并聯(lián)；
由圖象知，當電流表的示數(shù)為0.2A時，電壓表的示數(shù)為1.7V，則：
U=I₁R+U₂=0.2A×R+1.7V…①，
當電流表的示數(shù)為0.4A時，電壓表的示數(shù)為0.6V，則：
U=I₂R+U₂′=0.4A×R+0.6V…②，
由①、②得R=5.5Ω．
故答案為：（1）0～3；（2）a；電流表；（3）電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端；5.5．

點評 此題是“用電壓表和電流表測電阻”的實驗，考查了電壓表量程的選擇，實驗問題的分析及電阻的計算，（3）問的關鍵是根據(jù)圖象確定電阻R兩端的電壓及電流．