下面是小聰和小明做“測量定值電阻Rx”的實驗
(1)圖甲是小聰設計的測電阻而連接的電路,尚未完整,請用筆畫線代替導線,把電路連接好,使滑動變阻器的滑片向右滑動時,電流表的讀數變大;
(2)小聰在正確連接后,閉合開關,發現電壓表的指針有明顯偏轉,電流表的指針幾乎沒有偏轉,該故障的原因是________(選擇下列故障原因的字母代號)
A、電阻Rx短路 B、電阻Rx斷路
C、電源接線接觸不良 D、電流表斷路
(3)小聰在排除了電路故障后,先把滑動變阻器的滑片調到最________(選“左”或“右”)端,閉合開關,再調節滑動變阻器的滑片,測得多組數據,并由這些數據計算得定值電阻Rx的阻值為9.8Ω.
(4)小明在實驗時,發現電壓表已損壞,他設計了如圖乙所示的電路進行試驗,先把滑動電阻器的滑片調到電阻值最大處,閉合開關S1、S2,電流表的讀數如圖丙所示,為________A;保持滑動變阻器的滑片不動,閉合開關S1,斷開開關S2時,電流表的示數為0.3A,已知滑動變阻器R1規格為“20Ω 1A”根據小明測得的數據計算出定值電阻Rx的阻值是________Ω.(設電源電壓恒定)
(5)比較小聰和小明的實驗,你認為________的實驗結果更準確,理由是________.
(6)小明想借用學校實驗室的器材測量家里電熱毯的電阻(電熱毯的額定電壓為220V,額定功率約100W),老師告訴他,實驗室有以下器材可供選用;
①電流表A1,量程“0~30mA”
②電流表A2,量程“0~0.6A”
③電流表A3,量程“0~3A”
④電壓表V,有“0~3V”和“0~15V”兩個量程;
⑤滑動變阻器R1“20Ω 1A”
⑥滑動變阻器R2“50Ω 0.5A”
⑦滑動變阻器R3“1kΩ 0.1A”
小明打算用12V的學生電源作為電源,為了較準確地測出電熱毯的電阻值,則電流表選________;滑動變阻器選________.
解:(1)使滑動變阻器與電阻串聯,把滑動變阻器的右下接線柱接入電路,如下圖所示:
(2)開關閉合,電流表指針幾乎不動,說明電路中有開路;電壓表有示數,說明電壓表的正負接線柱到電源正負極的連接是連通的,故電阻Rx斷路.
(3)為了保護電路,需將滑動變阻器的滑片移至阻值最大處,故將滑片移至最左端.
(4)由圖知,電流表選擇0~3A量程,每一個大格代表1A,每一個小格代表0.1A,電流為0.9A;
電源電壓:U=IR=0.3A×20Ω=6V;
Rx的阻值:Rx==10Ω.
(5)僅做一次測量,測量誤差較大,應移動滑動變阻器滑片,改變被測電阻兩端的電壓,進行多次測量;因此小聰的測量結果更準確.
(6)電熱毯的電阻:R===484Ω;當將電熱毯接入12V的電路時,電路中的電流:I==0.025A=25mA;因此選擇量程為“0~30mA”的電流表A1;
通過移動滑片,電路中電流有明顯的變化,因此選擇阻值范圍較大的滑動變阻器R3“1kΩ 0.1A”.
故答案為:(2)B;(3)左;(4)0.9;10;(5)小聰;僅做一次測量,測量誤差較大,應移動滑動變阻器滑片,改變被測電阻兩端的電壓,進行多次測量;(6)電流表A1;
滑動變阻器R3“1kΩ 0.1A”.
(1)滑動變阻器按以上一下的原則串聯在電路中,滑動變阻器的滑片向右滑動時,電流表示數變大,說明滑動變阻器接入電路的電阻絲變短,即右下接線柱接入電路.
(2)電流表指針不發生偏轉,說明電路斷路,電壓表有偏轉,說明電壓表與電源接通.
(3)排除故障后首先需將滑動變阻器滑片移至阻值最大處.
(4)電流表的讀數:確定使用的量程,確定每一個大格和每一個小格各代表多少.
閉合開關S1,斷開開關S2時,只有滑動變阻器接入電路,并且滑動變阻器接入電路的阻值為最大值,因此根據U=IR求出電源電壓,再根據并聯電路電流的特點求出通過Rx的電流,并利用R=即可求出Rx的阻值.
(5)一次測量存在較大的誤差,為了使測量值更接近于真實值,應進行多次測量求平均值.
(6)已知電熱毯的額定功率和額定電壓可知,根據R=可計算出電熱毯的電阻,再根據I=求出通過電熱毯的電流,從而確定電流表的量程;
為了使電路中的電流有明顯的變化,因此需要選擇阻值范圍較大的滑動變阻器.
點評:本題考查了滑動變阻器的連接和使用、電流表的讀數、歐姆定律的應用和實驗中多次測量的目的等,關鍵是學生對伏安法測電阻實驗的理解和掌握;本題難度較大的最后一個小題,注意此題中選擇滑動變阻器的目的是使電流表指針有明顯的偏轉.