某科技小組同學發現實驗室有一隻標有“XkΩ”的電阻(X爲模糊不清的一個數字),爲了測出這隻電阻的阻值,他們進行...
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問題詳情:
某科技小組同學發現實驗室有一隻標有“XkΩ”的電阻(X爲模糊不清的一個數字),爲了測出這隻電阻的阻值,他們進行了如下探究:
(1)首先設計的實驗電路如圖1所示,使用的器材有:兩節新干電池、待測電阻RX、電壓表V (0〜3V、0〜15V量程)、電流表A(0〜0.6A、0〜3A量程)、滑動變阻器(標有“50Ω 1A”)、開關、導線若干。試驗後發現,該方案無法測出電阻Rx的值,其主要原因是 。
(2)經討論後他們利用原有器材並補充適當的器材,重新設計測量電阻Rx的實驗方案。小李設計的電路圖如圖2所示,其中定值電阻R0=2kΩ.他連接電路後,閉合S1,斷開S2,想先測出電源電壓,但讀出電壓表示數U=2V,與兩節乾電池能提供的電壓相差很大。請教老師後才知道,電壓表相當於一個能顯示自身兩端電壓的定值電阻。則根據小李的測量數據和電源電壓(取3V),可估算出電壓表自身的電阻爲 kΩ。
(3)小組其他同學設計的實驗電路如圖所示,在電源電壓恆定且己測出的條件下,能先測出電壓表自身電阻後,在測出Rx阻值的電路是 。
(4)他們選擇正確方案測出Rx的阻值後,又有同學提出,應該透過多次測量求平均值來減小誤差。在正確方案的基礎上,透過下列*作,能實現多次測量Rx阻值的是 。
A.改變電源電壓 B.將R0換成50Ω的定值電阻 C.將電壓表換成“0〜0.6A”的電流表
【回答】
解:(1)實驗室有一隻標有“XkΩ”的電阻,即電阻爲幾千歐姆,電源電壓爲3V,由歐姆定律,(若爲1千歐姆)透過其的最大電流爲0.003A,遠小於電流表小量程的分度值爲0.02A,無法用電流表直接測出;
(2)閉合S1,斷開S2,電壓表與定值電阻串聯,電壓表示數U=2V,定值電阻電壓爲3V﹣2V=1V,電壓表示數爲定值電阻電壓的=2倍,根據分壓原理,可估算出電壓表自身的電阻爲2×2kΩ=4kΩ;
(3)A選項中,開關向左打若能測量出待測電阻電壓,則開關向右打時,電流從電壓表負接線柱流入,無法測量定值電阻的電壓;
B選項中,根據並聯電路各支路互不影響,開關斷開與閉合時,電壓表示數不變,無法測待測電阻的電壓;
C選項中,開關向上打和向下打,待測電阻和定值電阻分別與電壓表串聯,電壓表示數分別爲UX、U1,由串聯電路電壓的規律可分別求出兩電阻的電壓爲:UX=U﹣U1,U0=U﹣U2,
根據分壓原理有: =﹣﹣﹣﹣﹣①
=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
因U、U1、U2、R0爲已知量,由①②可求出待測電阻;C可行;
D選項中,只能測量出待測電阻與串聯時的電壓,不可行;
故選C;
(4)對上面的C方案,
A.若改變電源電壓,則可得出不同的電壓值,由①②可得出幾組電阻值,可取平均值減小誤差;可行;
B.將R0換成50Ω的定值電阻,由①②只能測量出一個電阻值,不可行;
C.將電壓表換成“0〜0.6A”的電流表,因電源電壓已知,S2打到上端時,也只能測量出一個電流值,求出一個電阻值,不可行;故選A。
故*爲:(1)電流太小,無法用電流表直接測出;
(2)4; (3)C; (4)A
知識點:電阻的測量
題型:實驗,探究題
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