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小闵同学在做“用电流表、电压表测电阻”的实验中,选用了若干节新的干电池作为电源,标有“20欧1安”字样的滑动变阻器及其它相关器材.他先用导线把待测电阻、滑动变阻器、电流表

题目详情
小闵同学在做“用电流表、电压表测电阻”的实验中,选用了若干节新的干电池作为电源,标有“20欧 1安”字样的滑动变阻器及其它相关器材.他先用导线把待测电阻、滑动变阻器、电流表、电源、电键串联连接,再把电压表并联接入电路中.实验中,小闵根据需要改变了电表量程,但没改变各电表接入的位置.在保持电路安全的情况下小闵移动滑片,他记录下了电压表的最大示数为6伏,最小示数为2.6伏;且观察到电压表的示数从6伏变化到4.5伏时电流表示数的变化量为0.29安.
(1)滑动变阻器上标有的“20欧 1安”字样,其意义是___.
(2)请判断电压表所接的位置,并简述理由.___
(3)根据以上信息请将实验数据记录表填写完整.
物理量
实验序号
电压Ux
(伏)
电流Ix
(安)
1
2
3
▼优质解答
答案和解析
(1)表示滑动变阻器的最大电阻为20Ω,变阻器允许通过的最大电流为1安;
(2)因电压表示数是变化的,所以电压表不可能并联在电源两端,只能并联在待测电阻的两端或变阻器的两端.为保护电路的安全,连接电路时,滑动变阻器连入电路中的电阻应最大,根据分压原理,此时变阻器的电压最大,由串联电路的电压规律,待测电阻的最小,所以电压表并联在变阻器的两端;
(3)①滑动变阻器连入电路中的电阻最大时,根据分压原理,变阻器有最大电压为U1=6V,
根据欧姆定律,此时通过变阻器的电流I1=
U1
R
=
6V
20Ω
=0.3A;
②当逐渐减小变阻器连入电路中的阻值,电压表示数减小为U2=4.5V时,电路中的电流应增大,
根据电压表的示数从6伏变化到4.5伏时电流表示数的变化量为0.29安,
此时的电流应为I2=0.3A+0.29A=0.59A;
③在继续减小变阻器连入电路中的电阻的过程中,电路中的电流逐渐增大,当增大为I3=1A时,此时变阻器的电压最小为U3=2.6V;
因选用了若干节新的干电池作为电源,所以每节干电池的电压为1.5V,
因电压表示数为6V,
由串联电路电压的规律,电源电压大于6V,
所以电源的节数n>
6V
1.5V
=4(节)…Ⅰ;
设有n节新干电池,则电源电压为1.5V×n,
在①中,根据欧姆定律,待测电阻的电压为1.5V×n-6V,
根据欧姆定律Rx1=
U′x1
I1
=
1.5V×n-6
0.3A

在③中,电源电压U=1.5V×n,
电路的总电阻R3=
U′x3
I3
=
1.5V×n
1A

因Rx1<R3
1.5V×n-6
0.3A
<
1.5V×n
1A
,解之n<5.71(节)…Ⅱ,
由Ⅰ、Ⅱ可得,电池的节数只能为5,
当n=5时,电源电压为7.5V,
在①中,根据串联电路电压的规律,
待测电阻的电压Ux1=7.5V-6V=1.5V,对应的电流为Ix1=0.3A;
在②中,同理,待测电阻的电压Ux2=7.5V-4.5V=3V,对应的电流为Ix2=0.59A;
在③中,同理,待测电阻的电压Ux3=7.5V-2.6V=4.9V,对应的电流为Ix3=1A.
将有关数据填入表中,如下所示:
物理量
实验序号
电压Ux
(伏)
电流Ix
(安)
11.50.3
230.59
34.91
故答案为:(1)表示滑动变阻器的最大电阻为20Ω,变阻器允许通过的最大电流为1安;
(2)为保护电路的安全,连接电路时,滑动变阻器连入电路中的电阻应最大,根据分压原理,此时变阻器的电压最大,由串联电路的电压规律,待测电阻的最小,所以电压表并联在变阻器的两端;
(3)如上表所示.
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