Question

13．姥姥的收音機(jī)壞了，小明決定把它修好．經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)一只標(biāo)注模糊的電阻R₀引線斷了，需要更換．
（1）小明要用伏安法測量出被測電阻R₀的阻值，請你幫助小明畫出實(shí)驗(yàn)電路圖并按照電路圖連接實(shí)物圖．
（2）請?jiān)O(shè)計(jì)記錄改進(jìn)后實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的表格．
（3）若被測電阻R₀的阻值為30Ω，小東選擇的器材有：電流表一個(gè)（0-0.6A，0.3A兩個(gè)量程）；電壓表一個(gè)（0-3V，0-15V兩個(gè)量程）；電源三種（電壓分別為3V、6V、15V）；開關(guān)一個(gè)；滑動(dòng)變阻器一個(gè)；導(dǎo)線若干．為了減小電表讀數(shù)時(shí)的誤差，要求在幾次測量中，電表指針的示數(shù)要大于量程的$\frac{2}{3}$，則應(yīng)選用哪種電源？電壓表和電流表應(yīng)選用哪個(gè)量程？要求都說明理由．

Answer 1

分析 （1）伏安法中，要用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出電阻中的電流，用滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)電路中的電流，把電阻、滑動(dòng)變阻器、電流表、開關(guān)、電源用導(dǎo)線串聯(lián)起來，再把電壓表并聯(lián)在電阻的兩端；
（2）實(shí)驗(yàn)中要測量出電阻兩端的電壓、電路中的電流，根據(jù)歐姆定律計(jì)算出電阻值，至少測出三組數(shù)據(jù)，求平均值以減小誤差；
（3）根據(jù)電流表指針?biāo)�在位置的要求，可以得到在兩個(gè)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(yīng)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）伏安法測電阻中，把電阻R₀、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電源串聯(lián)起來，再把電壓表與燈并聯(lián)，電路圖如下圖所示：


（2）根據(jù)題意設(shè)計(jì)表格如下：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	電阻R/Ω	電阻平均值$\overline{R}$/Ω
1
2
3

（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$\frac{2}{3}$”，
若電流表選擇0～3A量程，電路中的電流應(yīng)大于3A×$\frac{2}{3}$A=2A；則電阻兩端電壓約為U=IR=2A×30Ω=60V，題目中給出的電源電壓均不符合要求，故電流表選擇0～0.6A量程；
由于電流表選擇0～0.6A量程，電路中的電流應(yīng)大于0.6A×$\frac{2}{3}$=0.4A，則電阻兩端電壓約為U=IR=0.4A×30Ω=12V，故電源電壓應(yīng)選取15V，電壓表選擇0～15V量程．
故答案為：（1）如上圖；（2）如上表；（3）電源電壓應(yīng)選取15V，電壓表選擇0～15V量程，電流表選擇0～0.6A量程．

點(diǎn)評 考查的是伏安法測電阻的電路圖的畫法和實(shí)驗(yàn)器材的準(zhǔn)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(diǎn)，根據(jù)“電表指針的示值大于量程的$\frac{2}{3}$”確定電流表的量程，是解決此問題的關(guān)鍵一步．