Question

某小组同学做“用电压表和电流表测电阻”实验，实验器材如图所示，请完成下列要求．

（1）在方框中画出实验电路图，并在图上标出电流表和电压表的“+”、“-”接线柱．并根据电路图将如图1中电路元件用笔线代替导线连成一个测电阻的电路．
（2）根据你的接线，在闭合电键前，将变阻器的滑片滑向最______端（填“左”、“右”）．
（3）实验原理是______．
（4）本实验是如何实现多次测量的______．
（5）实验所用滑动变阻器上标有“20Ω  2A”字样，电源电压不变，所有元件均完好．该同学实验步骤正确，闭合电键S，观察到电压表、电流表的示数分别是2伏和0.2安．他移动滑片P到中点附近某个位置时，观察到电压表、电流表的示数分别如图2、3所示．接着他移动滑片使电路中电流达到最大，电流表的示数为0.58安．请将有关的数据填入表格内，并求出R_X的阻值．（计算电阻时，精确到0.1欧）

物理量 实验序号

Answer 1

【答案】分析：（1）伏安法测电阻，电源、开关、滑动变阻器、电流表、待测电阻串联接入电路，
电压表并联在待测电阻两端，据此作出实验电路图；根据电路图连接实物电路图．
（2）闭合电键前，滑动变阻器接入电路的阻值应为滑动变阻器的最大阻值，根据电路图确定滑片的位置．
（3）伏安法测电阻的原理是欧姆定律．
（4）移动滑片，改变滑动变阻器接入电路的阻值，可以改变电阻两端电压与通过电阻的电流，实现多次测量．
（5）闭合电路时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，由串联电路特点可以求出电源电压；
由图示电表确定电表量程与分度值，读出电表示数；当滑动变阻器接入电路的阻值为零时，
电路电流最大，此时待测电阻两端电压等于电源电压；已知电压与电流，由欧姆定律可以求出电阻阻值．
解答：解：（1）伏安法测电阻的实验电路图如图甲所示，根据实验电路图连接实物电路图，如图乙所示．
（2）由电路图可知，闭合开关前，滑动变阻器滑片应滑向最左端，此时滑动变阻器接入电路的阻值最大．
（3）∵I=，∴伏安法测电阻的原理是R=．
（4）移动滑片，可以改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变电阻两端电压与通过电阻的电流，
可以测出多组电压与电流值，实现多次测量．
（5）①闭合开关时，滑动变阻器接入电路的阻值最大，为最大阻值20Ω，此时电路电流为0.2A，
∵I=，∴电阻阻值R₁===10Ω，电源电压U=U₁+U_滑=U_R+I₁R_滑最大=2V+0.2A×20Ω=6V；
②电源电压是6V，由图2所示电压表可知，电压表示数是2.7V；电路最大电流是0.58A，
由图3所示电流表可知，电流表示数是0.28A，∵I=，∴电阻阻值R₂==≈9.6Ω；
③滑动变阻器接入电路的阻值为零时，待测电阻电压等于电源电压6V，电流表示数最大为0.58A，
∵I=，∴电阻阻值R₃==≈10.3Ω；
待测电阻阻值为R==≈10.0Ω，实验数据如下表所示．

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

故答案为：（1）电路图如图甲所示，实物电路图如图乙所示；

（2）左；（3）R=；
（4）通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，从而改变待测电阻两端电压与通过电阻的电流，实现多次测量；
（5）如上表所示．
点评：本题考查了设计实验原理图、连接电路图、实验原理、实验注意事项、求电阻等问题，知道实验原理是正确作出实验电路图的关键．