Question

有一個純電阻用電器的電阻約為20Ω，試設計一個能較精確地測量該用電器電阻的電路，要求使該用電器兩端的電壓變化范圍盡可能大．可選用的器材有：
電源：電動勢為8V，內電阻為1.0Ω
電流表：量程0.6A，內阻R_A為0.50Ω
電壓表：量程10V，內阻R_V為10kΩ
滑動變阻器：最大電阻值為5.0Ω
開關一個、導線若干．
（1）在方框內畫出實驗電路圖；
（2）用該電路可以使用電器兩端的電壓變化范圍約為    V；
（3）若實驗中在用電器正常工作的狀態下電流表的示數為I，電壓表的示數為U，考慮到電表內阻的影響，用測量量及電表內阻計算用電器正常工作時電阻值的表達式為    ．

Answer 1

【答案】分析：要準確測量用電器的電阻，應進行多次測量求平均值，使用電器兩端的電壓調節范圍盡可能大，因此滑動變阻器應采用分壓接法；根據待測用電器電阻與電壓表及電流表內阻的關系確定采用內接法還是外接法，然后作出實驗電路圖．
當滑動變阻器的滑片在最右端位置用電器兩端的電壓最大，滑片在最左端位置用電器兩端的電壓最小．
解答：解：（1）要使燈泡兩端電壓變化范圍大，滑動變阻器應采用分壓接法；由于燈泡的電阻較小，為減小誤差，應采用電流表的外接法；
實驗電路圖如圖所示．

（2）當滑動變阻器的滑片在最右端位置用電器兩端的電壓最大，
根據串并聯知識得總電阻是R=4+1=5Ω
所以電器兩端的電壓U=E=6.4V
滑片在最左端位置用電器兩端的電壓最小，即U=0．
所以用電器兩端的電壓變化范圍約為0～6.4V．
（3）根據歐姆定律得通過電壓表的電流是I_V=，
所以通過用電器的電流是I_電=I-I_V
所以用電器正常工作時電阻值的表達式為R==
故答案為：（1）如答圖1； （2）0～6.4；  （3）．
點評：本題考查了實驗電路圖的設計，根據實驗要求及所給實驗器材確定滑動變阻器采用分壓接法還是采用限流接法、電流表采用內接法還是外接法，是正確解題的關鍵．