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专题19 伏安法测电阻——判断电压表的位置
一、常见题目类型
这类题的特点是正确串联待测电阻与滑动变阻器,然后把电压表并联在电路中。一般情况下,有三种情况:
1. 电压表与待测电阻并联(图1)
这是正确连接的电路,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相同的,即“同大或同小”,且当滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电压表的示数为电源电压。
A
P
S
R2
Rx
V
图1 图2
A
Rx
S
V
P
2. 电压表与滑动变阻器并联(图2)
把电压表并联在滑动变阻器两端,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表与电压表示数的变化是相反的,即“一大一小”,且当滑动变阻器连入电路的电阻为0时,电压表的示数也为0。
3. 电压表与电源并联(图3)
把电压表并联在电源两端,其特点是:在移动滑动变阻器的滑片时,电流表的示数发生变化,但是电压表的示数不发生变化。
A
Rx
P
R2
S
V1
V2
图3 图4
4. 电压表先后与滑动变阻器、待测电阻并联(图4)
这类型题目是电压表使用两次,先是并联在待测电阻或滑动变阻器的两端,后来又并在另一个用电器的两端。应该注意:如果变阻器的滑片在同一位置时(如连入电路的阻值最大),则电压表两次的示数之和就是电源电压。
二、例题分析
【例题1】(2023虹口一模) 小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源、待测电阻Rx、滑动变阻器(标有“20Ω 1A”字样)、电流表、电压表(只有0~3伏挡完好)、开关以及导线若干。他连接电路,闭合开关后移动变阻器滑片,记录1、2两组数据;当他将滑片移至另一端时,发现电压表示数超出量程,电流表示数如图10所示。他发现问题所在后重新正确连接电路,按正确步骤实验,闭合开关,电压表示数为2伏。
图10
物理量
实验序号
电压
(伏)
电流
(安)
1
0
0.60
2
2
0.38
(1)计算电源电压U;
(2)计算待测电阻Rx的阻值。
【例题2】(2023嘉定一模)小嘉做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压保持不变)、待测电阻Rx、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个,以及导线若干,实验器材完好。他正确串联电路后,并将滑片移至变阻器的一端,然后将电压表并联在电路中。闭合开关,两电表的示数如图13所示;将滑片移至变阻器另一端的过程中,电压表的示数始终不变,而电流表示数逐渐增大到0.58安。经思考,他重新正确连接电路,并按规范实验。闭合开关,两电表指针所指的位置仍与图13所示一致;移动滑片至变阻器某一位置时,电压表和电流表示数分别为“2.5伏,0.20安”。
图13
(b)
(a)
① 调整电路前,电压表接在 (选填“待测电阻”“滑动变阻器”或“电源”)两端。
② 计算说明所用变阻器的最大阻值R滑大。
③ 计算待测电阻Rx的电阻平均值。(精确到0.1欧)
【例题3】(2023青浦一模)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,现有电源(电压保持不变)、待测电阻Rx、电流表、电压表(只有0~3伏档完好)、滑动变阻器、开关以及导线若干。他正确连接电路,实验步骤正确,刚闭合开关时电表示数如图10(a)(b)所示。他发现无法继续实验。于是他经过思考后重新连接电路,闭合开关后发现,电表示数仍然如图10(a)(b)所示。然后他移动变阻器滑片,滑片至某一位置后,发现与原电表指针位置相比,电压表指针偏转了10小格,电流表指针偏转了5小格。小华继续移动变阻器滑片,发现电流表示数最大为0.58安。
图10
(a) (b)
① 请画出小华重新连接的实验电路图。______(请用2B铅笔将图画在答题纸的相应位置)
② 计算电源电压U。
③ 计算待测电阻Rx的阻值(精确到0.1欧)。
二、综合训练
1.(2023金山一模)小华做“用电流表、电压表测电阻”实验,他用导线将电源(电压保持不变且为1.5V的整数倍)、滑动变阻器(“10Ω 2A”、“20Ω 2A”中的一个)、电流表、待测电阻、开关串联后,把电压表并联在电路中,并把滑片置于滑动变阻器阻值最大一端。闭合开关,电压表示数如图14(a)所示,移动滑动变阻器滑片时,小华发现电压表示数没有发生变化。
(a)
(b)
图14
经过思考,小华在不更换器材的情况下重新实验,正确连接电路,实验步骤正确。闭合开关后,电压表示数如图14(b)所示,记录第一组数据。移动滑片到某位置,两电表示数分别为3.4V、0.32A,记录第二组数据;接着继续操作完成实验。
①调整电路之前,电压表并联在 两端,电源电压