某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定电阻Rx的值.所有元件均完好,电源电压为6.0伏且不变,滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,电路连接正确.闭合电键,该同学在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.20~0.58安;当滑片在中点附近某个位置时,电压表、电流表的示数分别如图13(a)、(b)所示.(1)请在下表中补上实验数据表格的有关栏目.(2)根据该同学的实验器材及观察到的现象将有关的数据填入表格内,并求出Rx的阻值.(计算电阻时,精确到0.1欧)物理量实验序号
问题描述:
某同学用电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键和若干导线,测定电阻Rx的值.所有元件均完好,电源电压为6.0伏且不变,滑动变阻器标有“20Ω 2A”的字样,电路连接正确.闭合电键,该同学在移动滑动变阻器滑片的过程中,发现电流表示数的变化范围为0.20~0.58安;当滑片在中点附近某个位置时,电压表、电流表的示数分别如图13(a)、(b)所示.
(1)请在下表中补上实验数据表格的有关栏目.
(2)根据该同学的实验器材及观察到的现象将有关的数据填入表格内,并求出Rx的阻值.(计算电阻时,精确到0.1欧)
物理量 实验序号 | ||||
答
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电流I3=0.58A,则
R3=
=
≈10.3Ω;
当滑动变阻器滑片滑到电阻最大位置时,电阻RX与滑动变阻器的最大阻值串联,电路中的电流I1=0.20A,
滑动变阻器两端电压为:
U滑=I1R滑=0.20A×20Ω=4V,
电阻RX两端电压:
U1=U-U滑=6V-4V=2V,
则R1=
=
=10Ω;
∵电流表示数的变化范围为0.20~0.58安,
∴图(b)中电流表的量程为0~0.6A,分度值是0.02A,则I2=0.28A,
∵电源的电压为6V,
∴图(a)中电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,则U2=2.7V,
R2=
=
≈9.6Ω;
∴电阻RX的阻值:
RX=
=
≈10.0Ω.
如下表所示:
答案解析:(1)伏安法测电阻是利用了电压表来测电阻两端的电压,电流表测电阻中的电流,利用欧姆定律的变形公式来测量的,多做几组数据,减小误差;据此填补表格,并求出Rx的阻值;
(2)根据电流表示数的范围为0.20~0.58A,当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电流为0.58A,根据欧姆定律求出此时Rx的阻值;当滑动变阻器滑片滑到电阻最大位置时,电阻RX与滑动变阻器的最大阻值串联,根据滑动变阻器两端电压,根据串联电路的电压特点求出RX两端电压,利用欧姆定律求出RX的阻值;由电流表示数的变化范围可知电流的量程和分度值并读出(b)的电流,根据指针的位置和电源的电压确定电压表的量程以及分度值,并读出示数,利用欧姆定律求出此时RX的阻值,然后取平均值即可得出答案.
考试点:伏安法测电阻的探究实验.
知识点:本题考查了伏安法测电阻的实验设计和数据的记录,学生对本实验的掌握和理解是解决本题的关键,要注意电表量程的判断和读数.
(1)根据伏安法测电阻的原理可知,电压表测待测电阻两端的电压,电流表测通过的电流,根据R=
求出其电阻,实验时需多次测量求平均值减小误差.如表格所示;U I
物理量 实验序号 | 电压(伏) | 电流(安) | 电阻(欧) | Rx阻值(欧) |
1 | ||||
2 | ||||
3 |
R3=
U3 |
I3 |
6.0V |
0.58A |
当滑动变阻器滑片滑到电阻最大位置时,电阻RX与滑动变阻器的最大阻值串联,电路中的电流I1=0.20A,
滑动变阻器两端电压为:
U滑=I1R滑=0.20A×20Ω=4V,
电阻RX两端电压:
U1=U-U滑=6V-4V=2V,
则R1=
U1 |
I1 |
2V |
0.20A |
∵电流表示数的变化范围为0.20~0.58安,
∴图(b)中电流表的量程为0~0.6A,分度值是0.02A,则I2=0.28A,
∵电源的电压为6V,
∴图(a)中电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,则U2=2.7V,
R2=
U2 |
I2 |
2.7V |
0.28A |
∴电阻RX的阻值:
RX=
R1+R2+R3 |
3 |
10.0Ω+9.6Ω+10.3Ω |
3 |
如下表所示:
物理量 实验序号 | 电压(伏) | 电流(安) | 电阻(欧) | Rx阻值(欧) |
1 | 2.0 | 0.20 | 10.0 | 10.0 |
2 | 2.7 | 0.28 | 9.6 | |
3 | 6.0 | 0.58 | 10.3 |
答案解析:(1)伏安法测电阻是利用了电压表来测电阻两端的电压,电流表测电阻中的电流,利用欧姆定律的变形公式来测量的,多做几组数据,减小误差;据此填补表格,并求出Rx的阻值;
(2)根据电流表示数的范围为0.20~0.58A,当滑动变阻器接入电路的电阻为零时,电流为0.58A,根据欧姆定律求出此时Rx的阻值;当滑动变阻器滑片滑到电阻最大位置时,电阻RX与滑动变阻器的最大阻值串联,根据滑动变阻器两端电压,根据串联电路的电压特点求出RX两端电压,利用欧姆定律求出RX的阻值;由电流表示数的变化范围可知电流的量程和分度值并读出(b)的电流,根据指针的位置和电源的电压确定电压表的量程以及分度值,并读出示数,利用欧姆定律求出此时RX的阻值,然后取平均值即可得出答案.
考试点:伏安法测电阻的探究实验.
知识点:本题考查了伏安法测电阻的实验设计和数据的记录,学生对本实验的掌握和理解是解决本题的关键,要注意电表量程的判断和读数.