Question

12．在用电压表和电流表测电阻R₀的实验中，若被测电阻R₀的阻值约为30Ω，备有：电流表一个，0-0.6A，0-3A两个量程，电压表一个，0-3V、0-15V两个量程；电源四种，电压分别为1.5V、3V、6V、15V；开关一个；导线若干．
（1）为了比较准确地测出电阻R₀的阻值，还需要的器材是滑动变阻器；
（2）请在答题卡的空框内画出实验电路图；
（3）连接电路时，开关应该是断开的．
（4）为了减小电表读数时的误差，要求在几次测量中，电表指针的示数大于量程的$\frac{2}{3}$，则电源应选用15V，电压表应选用0～15V量程，电流表应选用0～0.6A量程．

Answer 1

分析 （1）为了较准确的测量R₀的电阻，要取多次测量的平均值以减小误差，由此分析还需要的器材；
（2）使用电压表和电流表测量电阻阻值，需要电流表与电阻串联测量通过的电流，电压表与电阻并联测量两端电压，滑动变阻器与电阻串联改变电路电流，据此画出电路图；
（3）连接电路时开关应断开；
（4）根据电流表指针所在位置的要求，可以得到在两个量程下，通过电阻的电流；已知电阻大约阻值和不同量程的电路电流，可以得到相应的电源电压，将需要的电压和通过的电源对比，确定电源电压和电压表的量程；最后根据电路最大电压和电阻阻值，得到电流表选择的量程．

解答 解：
（1）为了比较准确地测出电阻R₀的阻值，要取多次测量的平均值以减小误差，需要用滑动变阻器改变电路电流；
（2）将电源、开关、待测电阻、滑动变阻器、电流表用导线组成串联电路，电压表与待测电阻并联，如图所示：
；
（3）为了保护电路，连接电路时，开关应该是断开的；
（4）由题上：在几次测量中，电表指针的示值大于量程的$\frac{2}{3}$，若按此要求，我们先看看在使用电流表各个量程时，电路中的电流情况：
对于0～0.6A量程，电路中的电流应大于0.6A×$\frac{2}{3}$=0.4A；对于0～3A量程，电路中的电流应大于3A×$\frac{2}{3}$=2A；
由于被测电阻的阻值大约30Ω，可知电流表若用0～0.6A量程，则被测电阻两端电压大于0.4A×30Ω=12V；
电流表若用0～3A量程，则被测电阻两端电压大于2A×30Ω=60V．
由已知条件可知，电源电压应该选择15V，电压表选择0～15V量程；
如果电源电压为15V，所以通过电阻的最大电流在$\frac{15V}{30Ω}$=0.5A左右，即电流表选择0～0.6A．
故答案为：（1）滑动变阻器；（2）见上图；（3）断开；（4）15；0～15V；0～0.6A．

点评 此题考查的是伏安法测电阻的电路图的画法和实验器材的准备及电源、电流表、电压表量程的选择，其中量程和电源的选择是难点，根据“电表指针的示值大于量程的$\frac{2}{3}$”确定电流表的量程，是解决此问题的关键一步．