下面是小聪和小明做“测量定值电阻Rx”的实验
(1)图甲是小聪设计的测电阻而连接的电路,尚未完整,请用笔画线代替导线,把电路连接好,使滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表的读数变大;
(2)小聪在正确连接后,闭合开关,发现电压表的指针有明显偏转,电流表的指针几乎没有偏转,该故障的原因是________(选择下列故障原因的字母代号)
A、电阻Rx短路 B、电阻Rx断路
C、电源接线接触不良 D、电流表断路
(3)小聪在排除了电路故障后,先把滑动变阻器的滑片调到最________(选“左”或“右”)端,闭合开关,再调节滑动变阻器的滑片,测得多组数据,并由这些数据计算得定值电阻Rx的阻值为9.8Ω.
(4)小明在实验时,发现电压表已损坏,他设计了如图乙所示的电路进行试验,先把滑动电阻器的滑片调到电阻值最大处,闭合开关S1、S2,电流表的读数如图丙所示,为________A;保持滑动变阻器的滑片不动,闭合开关S1,断开开关S2时,电流表的示数为0.3A,已知滑动变阻器R1规格为“20Ω 1A”根据小明测得的数据计算出定值电阻Rx的阻值是________Ω.(设电源电压恒定)
(5)比较小聪和小明的实验,你认为________的实验结果更准确,理由是________.
(6)小明想借用学校实验室的器材测量家里电热毯的电阻(电热毯的额定电压为220V,额定功率约100W),老师告诉他,实验室有以下器材可供选用;
①电流表A1,量程“0~30mA”
②电流表A2,量程“0~0.6A”
③电流表A3,量程“0~3A”
④电压表V,有“0~3V”和“0~15V”两个量程;
⑤滑动变阻器R1“20Ω 1A”
⑥滑动变阻器R2“50Ω 0.5A”
⑦滑动变阻器R3“1kΩ 0.1A”
小明打算用12V的学生电源作为电源,为了较准确地测出电热毯的电阻值,则电流表选________;滑动变阻器选________.
解:(1)使滑动变阻器与电阻串联,把滑动变阻器的右下接线柱接入电路,如下图所示:
(2)开关闭合,电流表指针几乎不动,说明电路中有开路;电压表有示数,说明电压表的正负接线柱到电源正负极的连接是连通的,故电阻Rx断路.
(3)为了保护电路,需将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,故将滑片移至最左端.
(4)由图知,电流表选择0~3A量程,每一个大格代表1A,每一个小格代表0.1A,电流为0.9A;
电源电压:U=IR=0.3A×20Ω=6V;
Rx的阻值:Rx==10Ω.
(5)仅做一次测量,测量误差较大,应移动滑动变阻器滑片,改变被测电阻两端的电压,进行多次测量;因此小聪的测量结果更准确.
(6)电热毯的电阻:R===484Ω;当将电热毯接入12V的电路时,电路中的电流:I==0.025A=25mA;因此选择量程为“0~30mA”的电流表A1;
通过移动滑片,电路中电流有明显的变化,因此选择阻值范围较大的滑动变阻器R3“1kΩ 0.1A”.
故答案为:(2)B;(3)左;(4)0.9;10;(5)小聪;仅做一次测量,测量误差较大,应移动滑动变阻器滑片,改变被测电阻两端的电压,进行多次测量;(6)电流表A1;
滑动变阻器R3“1kΩ 0.1A”.
(1)滑动变阻器按以上一下的原则串联在电路中,滑动变阻器的滑片向右滑动时,电流表示数变大,说明滑动变阻器接入电路的电阻丝变短,即右下接线柱接入电路.
(2)电流表指针不发生偏转,说明电路断路,电压表有偏转,说明电压表与电源接通.
(3)排除故障后首先需将滑动变阻器滑片移至阻值最大处.
(4)电流表的读数:确定使用的量程,确定每一个大格和每一个小格各代表多少.
闭合开关S1,断开开关S2时,只有滑动变阻器接入电路,并且滑动变阻器接入电路的阻值为最大值,因此根据U=IR求出电源电压,再根据并联电路电流的特点求出通过Rx的电流,并利用R=即可求出Rx的阻值.
(5)一次测量存在较大的误差,为了使测量值更接近于真实值,应进行多次测量求平均值.
(6)已知电热毯的额定功率和额定电压可知,根据R=可计算出电热毯的电阻,再根据I=求出通过电热毯的电流,从而确定电流表的量程;
为了使电路中的电流有明显的变化,因此需要选择阻值范围较大的滑动变阻器.
点评:本题考查了滑动变阻器的连接和使用、电流表的读数、欧姆定律的应用和实验中多次测量的目的等,关键是学生对伏安法测电阻实验的理解和掌握;本题难度较大的最后一个小题,注意此题中选择滑动变阻器的目的是使电流表指针有明显的偏转.