在“伏安法测电阻的实验”中。电路如图*所示。电源电压保持不变,闭合S,调节滑动变阻器,两电压表示数随电路中电流...
问题详情:
在“伏安法测电阻的实验”中。电路如图*所示。电源电压保持不变,闭合S,调节滑动变阻器,两电压表示数随电路中电流表示数变化的图象如图乙所示。
(1)为保*电路安全,在未闭合S之前滑动变阻器的滑片应处于 (选填“a”或“b”)端。
(2)根据U﹣I图象信息可知,图线 (选填“①”或“②”)是电压表V1的变化图象。
(3)电源电压U= V,电阻R1= Ω,滑动变阻器连入电路的最大阻值为 Ω。
(4)当图线①和②相交时,滑动变阻器消耗的功率为 W。
(5)为了测量未知电阻Rx的阻值,小明又设计了如图*所示的电路。电源电压保持不变,R0为定值电阻。实验步骤如下:闭合S、S1,断开S2,电压表读数为U1,闭合S、S2,断开S1,电压表读数为U2,则Rx= (用U、U2、R0来表示)。
【回答】
(1)a;(2)①;(3)8;20;60;(4)0.8;(5)。
【分析】(1)为保*电路安全,在未闭合S之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处;
(2)两电阻串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路的电流,当变阻器的滑片P移动到最右端时,变阻器连入电路的电阻为0,电压表V2示数为0,据此分析;
(3)当变阻器的滑片P移动到最右端时,根据电路的连接,确定电源电压;
由图乙知此时电路的电流大小,由欧姆定律求出R1;
当电路的电阻最大时可知电路的最小电流,根据串联电阻的规律及欧姆定律得出变阻器连入电路的最大阻值;
(4)因串联电路各处的都相等,故当图线①和②相交时,两电阻的电压也相等,由欧姆定律可得出两电阻大小关系,根据串联电路电压的规律和分压原理求出变阻器的电压,根据P滑=求出滑动变阻器消耗的功率;
(5)分析开关转换时电路的连接,根据串联电路电压的规律和分压原理得出待测电阻表达式。
【解答】解:
(1)为保*电路安全,在未闭合S之前滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处的a端;
(2)两电阻串联,电压表V1测R1的电压,电压表V2测R2的电压,电流表测电路的电流,当变阻器的滑片P移动到最右端时,变阻器连入电路的电阻为0,电压表V2示数为0,故②是电压表V2的变化图象,①是电压表V2的变化图象;
(3)当变阻器的滑片P移动到最右端时,变阻器连入电路的电阻为0,电路为R1的简单电路,电压表V1示数即电源电压,U=8V;
由图乙知,此时电路的电流为I1=0.4A,由欧姆定律,
R1===20Ω;
当电路的电阻最大时,电路的电流最小为:I2=0.1A,
根据串联电阻的规律及欧姆定律,滑动变阻器连入电路的最大阻值为:
R滑=﹣R1=﹣20Ω=60Ω;
(4)因串联电路各处的都相等,故当图线①和②相交时,两电阻的电压也相等,由欧姆定律,两电阻相等,即滑动变阻器连入电路的电阻:
R滑=R1=20Ω,根据串联电路电压的规律和分压原理,变阻器的电压为=4V,
滑动变阻器消耗的功率为:
P滑===0.8W;
(5)闭合S、S1,断开S2,两电阻串联,电压表测待测电阻的电压,电压表读数为U1;
闭合S、S2,断开S1,电压表测电源电压,电压表读数为U2,根据串联电路电压的规律,定值电阻的电压为:U0=U2﹣U1,
由分压原理:
=
Rx=。
【点评】本题用伏安法测电阻的实验,考查注意事项、串联电路的规律及欧姆定律和电功率公式的运用,同是考查测电阻的特殊方法。
知识点:电阻的测量
题型:实验,探究题
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