物理课上老师请同学们设计一个测出未知电阻Rx的电路,各组同学都提出了自己的设计方案,下面是其中两组同学的实验方案:
甲组:(1)器材;电压表、电流表、滑动变阻器、开关、电源(电压未知)未知电阻Rx和若干导线;
(2)电路如图1所示;
(3)设电压表的读数为U,电流表的读数为I,请你写出未知电阻Rx的表达式:Rx=________
若在该实验中移动滑动变阻器的滑片,发现两表读数没有随之改变,试分析其可能的原因是:________
乙组:(1)器材;电压表、已知阻值电阻R、开关、电源(电压未知)、未知阻值电阻Rx和若干导线;
(2)电路如图2所示;
(3)设电压表的读数:只闭合S1和S3时为U1;只闭合S1和S2时为U2:请你写出未知数Rx的表达式Rx________
请你对以上两组电路设计做出简要评价:________.
试题答案
解:甲组:
①由图1可知,电压表测Rx两端的电压,电流表测通过Rx的电流,根据欧姆定律可得:Rx=;
②接好电路后闭合开关,发现两表读数没有随之改变,原因:可能是滑动变阻器没有“一上一下”连接,可能是电流表与滑动变阻器并联,可能是电流表与电压表位置换接等.
乙组:
①由图2可知,只闭合S1和S3时,两电阻串联,电压表测电源的电压;当只闭合S1和S2时,两电阻串联,电压表测Rx两端的电压;
∵串联电路中总电压等于各分电压之和,
∴R两端的电压UR=U1-U2,
∵串联电路中各处的电流相等,
∴根据欧姆定律可得:I==,即=,
解得:Rx=;
②两种方法均可行,但甲组的方法可减小误差.因为甲组中串联了一个滑动变阻器,可以通过移动滑片尽可能使两表的示数为整数,这样便于读数,同时使用变阻器可以进行多次测量,从而可以求平均值减小误差.而乙组的方法只能测量一次,且有可能电流表的示数正好不在整数刻度上,这样就会出现读数误差,从而造成测量误差大.
故答案为:
甲组:;滑动变阻器的接线柱接错(其他答案合力也可);
乙组:;甲组设计的电路可以方便的进行多次测量求平均值,减小误差;乙组设计的电路只能测量一次,测量误差较大.
试题解析
甲组:①由图1可知,电压表测Rx两端的电压,电流表测通过Rx的电流,根据欧姆定律可得Rx的阻值;
②移动滑动变阻器滑片,电压表与电流表示数不变,说明滑动变阻器不能改变电路电阻,可能是滑动变阻器没有“一上一下”连接,可能是电流表与滑动变阻器并联,可能是电流表与电压表位置换接等;
乙组:①由图2可知,只闭合S1和S3时,两电阻串联,电压表测电源的电压;当只闭合S1和S2时,两电阻串联,电压表测Rx两端的电压,根据串联电路的电压特点求出R两端的电压,再根据欧姆定律表示出通过两电阻的电流,利用串联电路的电流特点建立等式即可求出Rx的表达式;
②甲组因为有滑动变阻器,所以可以实现多次测量,从而多测几组数据,就可以求平均值以减小误差.乙组只能测量一次,读数也可能会有较大的误差.
点评:本题考查了测电阻的两种方法,第一种方法是基本方法,比较方便、准确;第二种方法是特殊方法,需要依据并联电路的一些规律,涉及的知识较多,开阔了学生的视野.
