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现有一个阻值为30Ω的定值电阻R,一个电压约为12V的电源,一个只有0~3V量程...

现有一个阻值为30Ω的定值电阻R,一个电压约为12V的电源,一个只有0~3V量程的电压表,一个最大阻值为200Ω的滑动变阻器,开关及导线若干.请你设计一个实验,比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻Rx的阻值(电路可重组),要求:
(1)画出实验电路图;
(2)写出主要实验步骤和需要测量的物理量;
(3)写出待测电阻Rx的数学表达式(用已知量和测量量表示).
由题意可知,所给的器材中无电流表,不能利用“伏安法”来测电阻,可以根据串联电路中各处的电流相等设计电路,即待测电阻和已知电阻串联;实验中要求比较精确地测出一个约为20Ω的未知电阻,且电压表的量程为0~3V,若待测电阻和定值电阻R串联或者待测电阻与最大阻值为200Ω的滑动变阻器串联,都会使电压表的示数超过量程,故可以采用定值电阻R和待测电阻、滑动变阻器串联,然后用电压表分别测出待测电阻和已知电阻两端的电压,利用欧姆定律得出等式即可得出待测电阻的阻值. 【解析】 (1)定值电阻R和未知电阻Rx、滑动变阻器串联,分别利用电压表测出定值电阻R和未知电阻Rx两端的电压,电路图如下图所示: (2)主要实验步骤和需要测量的物理量: ①按照电路图连好电路,将滑动变阻器滑片调到阻值最大处,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数接近满偏,记下电压表的示数U; ②断开开关,保持滑片的位置不变,将电压表改接在未知电阻两端,闭合开关,记下电压表的示数Ux; (3)∵串联电路中各处的电流相等, ∴根据欧姆定律可得: =, 解得:Rx=R.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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