Question

12．在“探究电流与电压的关系”的实验中，提供的器材有：定值电阻R、两节干电池、电压表（量程“0--3V”、“0--15V”）、电流表（“0--0.6A”、“0--3A”）、滑动变阻器、开关、导线若干．

（1）电压表的量程应选0～3V．
（2）小兰同学按如图1所示的电路图连接好电路后，闭合开关，发现电压表的指针偏转角度很大，接近量程，而电流表的指针偏转角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$．小兰检查电路后发现自己连接电路时出现了两个问题：一是把滑动变阻器的滑片放在了a（a或b）位置，二是电流表（电压表、电流表）的量程选择不当．
（3）小勇同学自己连接好电路后通过实验得到多组数据，作出如图2所示的U-I图象并不是一条过原点的线，原因是电压表并联在滑动变阻器两端．根据U-I图象，可求得待测电阻R=5.5Ω．

Answer 1

分析 （1）根据电源电压来选择电压表的量程；
（2）根据数据分析，电压表的示数满偏，可能是由于滑动变阻器的阻值为零或电阻R断路造成的，然后结合电流表的情况得出结论；
当滑动变阻器阻值为零时，根据待测电阻的阻值及电源电压求出此时电路中的电流，便可分析出结论；
（3）根据电流值和电压值的变化情况，结合串分压的知识进行判断；
根据图象，确定电流及滑动变阻器两端的电压，根据电源电压不变，列出关系式，从而可以计算出待测电阻的阻值．

解答 解：（1）由题意知，电源由2节干电池组成，所以电源电压最大为3V，因此电压表应选择0～3V的量程；
（2）闭合开关，发现电压表的指针偏转角度很大，接近量程，说明此时电阻两端的电压接近电源电压3V，而电流表有示数，说明电阻未发生断路，因此滑动变阻器的阻值为0，可判断此时滑动变阻器的滑片移到了最小阻值处，由图知，滑片应移至a端；
此时电路中电流大约为I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3V}{6Ω}$=0.6A，而电流表的指针偏转角度很小，不到量程的$\frac{1}{5}$，说明此时选择了0～3A的量程；
（3）由图象知，电流值变小，说明滑动变阻器的阻值变大，此时电压表示数变大，说明电压表与滑动变阻器并联；
由图象知，当电流表的示数为0.2A时，电压表的示数为1.7V，则：
U=I₁R+U₂=0.2A×R+1.7V…①，
当电流表的示数为0.4A时，电压表的示数为0.6V，则：
U=I₂R+U₂′=0.4A×R+0.6V…②，
由①、②得R=5.5Ω．
故答案为：（1）0～3；（2）a；电流表；（3）电压表并联在滑动变阻器两端；5.5．

点评 此题是“用电压表和电流表测电阻”的实验，考查了电压表量程的选择，实验问题的分析及电阻的计算，（3）问的关键是根据图象确定电阻R两端的电压及电流．