在學(xué)習(xí)歐姆定律之后,老師請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)未知電阻Rx的電路.
(1)小明同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖1所示.R0為已知阻值的電阻,當(dāng)s1閉合s2斷開(kāi)時(shí),電流表讀數(shù)為I;當(dāng)s1、s2都閉合時(shí),電流表讀數(shù)為I1.請(qǐng)你寫(xiě)出小明同學(xué)測(cè)Rx的表達(dá)式.Rx=
 

(2)小紅設(shè)計(jì)了一種不同于小明同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電路,如圖2所示.請(qǐng)你將圖3中的器材按圖2電路連接起來(lái)(用筆連線表示導(dǎo)線),要求滑動(dòng)變阻器的滑片P處于最右端時(shí),連入電路的阻值最大.
(3)小紅設(shè)計(jì)的電路中,電源電壓為12V,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片P,使電流表的示數(shù)為0.2A時(shí),電壓表的示數(shù)恰為8V,求:
①Rx的電阻值;
②變阻器連入電路的電阻;
③滑動(dòng)變阻器消耗的電功率.
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分析:(1)小明設(shè)計(jì)的電路圖是兩個(gè)電阻并聯(lián),所用的是一個(gè)電流表,這種測(cè)量電阻阻值的方法為安阻法,通過(guò)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合得出未知電阻兩端的電壓,然后根據(jù)電流表兩次示數(shù)差得出通過(guò)未知電阻的電流,最后根據(jù)公式R=
U
I
得出未知電阻的阻值.
(2)小紅設(shè)計(jì)的是伏安法測(cè)電阻,通過(guò)電流表測(cè)量出通過(guò)未知電阻的電流,電壓表測(cè)量出未知電阻兩端的電壓值,故電流表串聯(lián)在電路中,電壓表與未知電阻并聯(lián),且量程選擇0~15V,根據(jù)題目的要求滑片P處于最右端時(shí),連入電路的阻值最大,所以滑動(dòng)變阻器一定接A接線柱.
(3)由題意獲取未知電阻兩端的電壓值和電流值,根據(jù)公式R=
U
I
計(jì)算出未知電阻的阻值;由滑動(dòng)變阻器與未知電阻串聯(lián),結(jié)合串聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)得出滑動(dòng)變阻器的電流和它兩端的電壓,進(jìn)而得出滑動(dòng)變阻器接入的阻值和滑動(dòng)變阻器消耗的電功率.
解答:解:(1)當(dāng)開(kāi)關(guān)s1閉合s2斷開(kāi)時(shí),電流表讀數(shù)為I,電流表測(cè)量的是電阻的R0電流,所以的R0兩端的電壓為IR0,當(dāng)s1、s2都閉合時(shí),定值電阻與未知電阻并聯(lián),所以未知電阻兩端的電壓也為IR0,電流表讀數(shù)為I1,此時(shí)通過(guò)未知電阻的電流值為I1-I,故未知電阻的電阻為:
IR0
I1-I

(2)小紅設(shè)計(jì)的是根據(jù)伏安法來(lái)測(cè)量未知電阻的阻值,所以電流表與未知電阻串聯(lián),電壓表與未知電阻并聯(lián),通過(guò)滑動(dòng)變阻器與未知電阻串聯(lián)來(lái)改變未知電阻兩端的電壓值和通過(guò)未知電阻的電流值.根據(jù)滑動(dòng)變阻器的滑片P處于最右端時(shí),連入電路的阻值最大這一信息可知,滑動(dòng)變阻器必須將A接線柱接入電路,故滑動(dòng)變阻器接入的接線柱為A、D或A、C.答案如圖所示.
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(3)從題意獲取信息,未知電阻兩端的電壓為8V,通過(guò)未知電阻的電流為0.2A,所以根據(jù)公式:Rx=
Ux
Ix
=
8V
0.2A
=40Ω;
滑動(dòng)變阻器與未知電阻串聯(lián),所以通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流也為0.2A,電路中的總電壓為12V,未知電阻兩端的電壓為8V,所以滑動(dòng)變阻器兩端的電壓為4V,故滑動(dòng)變阻器接入的電阻為:R=
U
I
=
12V-8V
0.2A
=20Ω;
滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為:P=UI=4V×0.2A=0.8W.
答:①Rx的電阻值為40Ω;
②變阻器連入電路的電阻為20Ω;
③滑動(dòng)變阻器消耗的電功率為0.8W.
點(diǎn)評(píng):此題是一道綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)題和計(jì)算題.學(xué)生在利用安阻法測(cè)量未知電阻的阻值時(shí),關(guān)鍵要理解好未知電阻與定值電阻并聯(lián)使得它們兩端的電壓相等.計(jì)算時(shí)能夠較好的利用歐姆定律及其變形公式進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算.
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(1)請(qǐng)你寫(xiě)出小明同學(xué)測(cè)Rx的表達(dá)式.Rx=
 

(2)小紅設(shè)計(jì)了一種不同于小明同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電路,如圖2所示.比較兩個(gè)電路圖,請(qǐng)你說(shuō)一說(shuō)小紅設(shè)計(jì)的電路的優(yōu)點(diǎn)是:
 

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(2011?濱海新區(qū)一模)在學(xué)習(xí)歐姆定律之后,老師請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)未知電阻R x的電路.
(1)小明同學(xué)設(shè)計(jì)的電路如圖甲所示.R0為已知阻值的電阻,當(dāng)S1閉合S2斷開(kāi)時(shí),電流表讀數(shù)為I;當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),電流表讀數(shù)為I1.請(qǐng)你寫(xiě)出小明同學(xué)測(cè)R x的表達(dá)式.R x=
IR
I1-I
IR
I1-I


裝線訂
(2)小紅設(shè)計(jì)了一種不同于小明同學(xué)設(shè)計(jì)的測(cè)量電路,如圖乙所示.請(qǐng)你將圖丙中的器材按圖乙電路連接起來(lái)(用筆連線表示導(dǎo)線),要求滑動(dòng)變阻器的滑片P處于最右端時(shí),連入電路的阻值最大.
(3)小明只把小紅設(shè)計(jì)的電路中R x換成標(biāo)有“3.8V”字樣新燈泡進(jìn)行測(cè)量小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn).回答問(wèn)題:
①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,小明閉合開(kāi)關(guān),發(fā)現(xiàn)燈泡不亮、電流表無(wú)示數(shù)、電壓表有示數(shù)且接近電源電壓,請(qǐng)分析電路出現(xiàn)故障的原因之一:
燈泡斷路
燈泡斷路

②排除故障后,小明調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片,使燈泡正常發(fā)光,此時(shí)電流表的示數(shù)為0.5A,則小燈泡的額定功率為
0.19
0.19
W.
③假若電壓表15V量程損壞,3V量程能正常使用,電源電壓為6V且穩(wěn)定不變,仍利用現(xiàn)有器材完成實(shí)驗(yàn),你認(rèn)為應(yīng)如何操作?
把電壓表改接到滑動(dòng)變阻器兩端,移動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.2V,讀出電流表示數(shù),計(jì)算出電功率
把電壓表改接到滑動(dòng)變阻器兩端,移動(dòng)變阻器的滑片,直到電壓表示數(shù)為2.2V,讀出電流表示數(shù),計(jì)算出電功率

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(1)電源的電壓U.
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I1R0
I2-I1
I1R0
I2-I1
.(用測(cè)量量和已知量表示)

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