Question

6．小明準備測量定值電阻的阻值，實驗室 備有下列器材：

A：待測定值電阻Rx：阻值在30Ω左右
B：滑動變阻器：規(guī)格 20Ω 2A
C：滑動變阻器：規(guī)格50Ω 1.5A
D：電阻箱R0：阻值0-100Ω
E：電壓表V：測量范圍0-3V，電流表A：測量范圍0-0.6A
F：電源E：電源電壓恒為4.5V
G：單刀雙擲開關(guān)（雙向開關(guān)）、單刀開關(guān)各一個及導線若干
（1）如圖1所示，用筆畫線代替導線，將實驗電路連接完整．
（2）根據(jù)下面的數(shù)據(jù)，說明小明選擇的滑動變阻器是C（選填序號“B”或“C”）．
（3）圖1中，將滑片移到最大阻值端，閉合開關(guān)，移動變阻器滑片，電流表示數(shù)將變大（選填“變大”、“不變”或“變小”）
（4）移動滑動變阻器，小明測得了四組數(shù)據(jù)，如下表，小明得Rx的阻值為32Ω，你認為小明的實驗有什么不足：電路中的電流太小，誤差太大．

實驗次數(shù)	1	2	3	4
電壓U/V	1.9	2.2	2.6	2.9
電流I/A	0.06	0.07	0.08	0.09
電阻R/Ω

（5）為了較精確地測出待測電阻Rx的電阻，小明又設計了如圖2所示的電路．小明在實驗中的主要操作步驟及記錄的數(shù)據(jù)是：
（6）將開關(guān)S擲向1，移動滑動變阻器的滑片P至某一位置，讀出V表示的示數(shù)為2.5V；
（7）保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將開關(guān)S擲向2，調(diào)節(jié)電阻箱使V表的示數(shù)為2.5V，電阻箱的示數(shù)如圖3所示，為36.3Ω．若此時滑動變阻器接入的電阻為20Ω，則待測電阻的阻值R_x=36.3Ω．

Answer 1

分析 （1）使滑動變阻器與被測電阻串聯(lián)，注意滑動變阻器按一上一下原則接線；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點求出待測電阻與滑動變阻器串聯(lián)時分得的電壓，再與電壓表的量程相比較即可選擇滑動變阻器的規(guī)格；
（3）先根據(jù)滑片移動的方向確定滑動變阻器接入電路阻值的變化，然后根據(jù)歐姆定律可知電流表示數(shù)的變化；
（4）根據(jù)歐姆定律的應用求出四次被測電阻的阻值，然后求平均值得出被測電阻的阻值；
（7）本實驗采用等效替代的方法測R_X的阻值．
將開關(guān)S擲向1，移動滑動變阻器的滑片P至某一位置，讀出V表示的示數(shù)為2.5V；
保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將開關(guān)S擲向2，調(diào)節(jié)電阻箱使V表的示數(shù)為2.5V，此時R_X與電阻箱連入電路的阻值相同，電阻箱連入電路的示數(shù)為“旋鈕對應數(shù)字×倍數(shù)”之和．

解答 解：（1）使滑動變阻器與被測電阻串聯(lián)，如下圖所示：

（2）根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點可知，若接阻值為30Ω的電阻時，電阻兩端分得的電壓：$\frac{{R}_{x}}{{R}_{x}+{R}_{B}}$×U=$\frac{30Ω}{30Ω+20Ω}$×4.5V=2.7V；即此滑動變阻器的最大阻值過小，故應選擇最大阻值較大的C規(guī)格的滑動變阻器．
（3）圖1中，將滑片移到最大阻值端，則閉合開關(guān)，再移動變阻器滑片時，滑動變阻器接入電路的阻值一定變小，由歐姆定律可知，電路電流變大，即電流表示數(shù)變大；
（4）由I=$\frac{U}{R}$可知，R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.9V}{0.06A}$≈31.7Ω；
R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.2V}{0.07A}$≈31.4Ω；
R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.6V}{0.08A}$=32.5Ω；
R₄=$\frac{{U}_{4}}{{I}_{4}}$=$\frac{2.9V}{0.09A}$≈32.2Ω；
則R_x=$\frac{1}{4}$（R₁+R₂+R₃+R₄）=$\frac{1}{4}$（31.7Ω+31.4Ω+32.5Ω+32.2Ω）≈32.0Ω；
根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，電路中的電流太小，誤差太大．
（7）將開關(guān)S擲向1，移動滑動變阻器的滑片P至某一位置，讀出V表示的示數(shù)為2.5V；然后保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將開關(guān)S擲向2，調(diào)節(jié)電阻箱使電壓表的示數(shù)仍為2.5V，則此時被測電阻的阻值等于電阻箱接入電路的阻值；
電阻箱的阻值：R=0×100Ω+3×10Ω+6×1Ω+3×0.1Ω=36.3Ω；
則R_x=R=36.3Ω．
故答案為：（2）C；（3）變大；（4）32；電路中的電流太小，誤差太大；（7）2.5；36.3；36.3．

點評 本題考查了滑動變阻器的使用、串聯(lián)電路分壓的特點和歐姆定律的應用，關(guān)鍵是會分析電路圖得出測量待測電阻的方法，難點是根據(jù)串聯(lián)電路的分壓特點確定滑動變阻器的規(guī)格及其正確的使用．