Question

實驗桌上備有以下實驗器材：
電流表一只（量程為“0-0.6A  0-3A”）    電壓表一只（量程為“0-3V  0-15V”）
滑動變阻器一只（“0～12Ω，2A”）         干電池三節（每節電池電壓1.5V）
（1）用上述器材測定一只阻值約為6Ω的電阻，為組成實驗電路，還需的器材有

 

．
（2）畫出實驗電路圖并標出電表的正、負接線柱．
（3）該電路中電流變化的范圍是

 

．
（4）若實驗中要求指針不超過電表的量程，又要使幾次測量的示數都偏過電表的中線，則電流表應選用

 

檔量程，電壓表應選用

 

檔量程．為防止損壞電表，接人電路的滑動變阻器的阻值至少不得小于

 

Ω．

Answer 1

分析：（1）根據測電阻的原理R=

U

I

可知，需要電源、以及測量被測電阻兩端電壓和通過電阻的電流的儀表，還要改變電路中的電流，進行多次測量，據此分析實驗需要的器材；
（2）用伏安法測電阻，需用電壓表與電阻并聯測出電壓，電流表與電阻串聯測出電流，根據R=

U

I

計算出電阻值，由于要多測幾次求平均值，所以電路中需用到滑動變阻器；
（3）根據I=

U

R

計算出電路中的最大和最小電流值判斷電流的可變化范圍；
（3）根據電路中的最大電流與電流表的量程進行比較，結合要求得出電流表所選的量程；根據電阻兩端的最大電壓結合要求判斷電壓表的量程；根據電流表和電壓表的量程判斷滑動變阻器的最小阻值．

解答：解：（1）為了測定一只阻值約為6Ω的電阻，需要電源，以及測量電阻兩端電壓的儀表，即電壓表；測量通過電阻電流的儀表，即電流表；為了完成多次測量，還需要滑動變阻器；
（2）從電源正極依次連接開關、滑動變阻器、被測電阻、電流表，并回到電源負極，電壓表并聯在被測電阻兩端，電流從電壓表和電流表的正極流入，負極流出，如下圖所示：

（3）當滑動變阻器的電阻為零時，電路中的電阻最小，此時電流最大，Imax=

U

R

=

4.5V

6Ω

=0.75A；
當滑動變阻器的電阻最大為12Ω時，電路中的電阻最大，此時電流最小，Imin=

U

R′

=

4.5V

6Ω+12Ω

=0.25A；
所以該電路中電流可變化的范圍是0.25A～0.75A；
（3）由（2）知，電路中的最大電流為0.75A，此時不到3A的一半，所以電流表應選擇0～0.6A的量程；
電阻兩端的最大電壓為4.5V，不到15V的一半，所以電壓表應選擇0～3V的量程；
則當電流值為0.6A時，電壓表的示數大約為U=IR=0.6A×6Ω=3.6V，超過了電壓表的量程，所以當電壓表的示數為3V時，為滑動變阻器允許的最小阻值，
此時電路中的電流I=

UR

R

=

3V

6Ω

=0.5A；
為防止損壞電表，滑動變阻器接人電路的最小阻值：R=

U

I

=

4.5V-3V

0.5A

=3Ω．
故答案為：（1）滑動變阻器；（2）0.25A～0.75A；（3）0～0.6A；0～3V；3．

點評：此題是用伏安法測未知電阻的實驗，考查了實驗電路圖的畫法，電流表、電壓表量程的選擇，同時考查了滑動變阻器所允許的最小值，這些都是電學實驗中的難點，在分析過程中涉及到了串聯電路電流、電壓、電阻的關系，同時用到了歐姆定律的計算公式，涉及面比較廣泛．