Question

4．在探究“電流與電阻的關系”實驗中，電源由四節(jié)干電池組成，定值電阻有5Ω、10Ω、20Ω各一個，滑動變阻器有“20Ω 1A”、“50Ω  1A”兩個，電流表、電壓表各一個．
（1）將電路連接正確后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片P，使電阻R兩端電壓為2V，電流表示數如圖所示，為0.4A，則R的阻值為5Ω．

（2）換上10Ω的電阻后，閉合開關，電壓表示數將變大（填“變大”或“變小”），此時應將滑片P向A（填“A”或“B”）端移動，使電阻兩端電壓為2V．
（3）如果想用上述的三個電阻完成實驗，兩個滑動變阻器中應選用50Ω1A．
（4）實驗完成后，想利用上述器材測量一個未知電阻Rx的阻值，用Rx替換定值電阻，同時去掉己損壞的電壓表，在不改變電路連接情況下，測出未知電阻的阻值．請完成實驗步驟：
a、閉合開關，將滑動變阻器的阻值調至最小，讀出電流表的示數I₁；
b、將滑動變阻器的最調至最大，閉合開關，讀出電流表的示數I₂．
c、用測出的物理量和滑動變阻器的最大阻值R₀表示R_x：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）根據圖中電流表的量程和分度值來讀數；再根據R=$\frac{U}{I}$計算出R的阻值；
（2）探究“電流與電阻的關系”時應控制定值電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值，根據電阻阻值的變化可知電路中總電阻的變化，根據歐姆定律可知電路中電流的變化和滑動變阻器兩端的電壓變化，根據串聯電路的電壓特點可知定值電阻兩端的電壓變化，然后判斷滑片移動的方向；
（3）首先根據串分壓的知識計算出電阻為20Ω時滑動變阻器的阻值，然后對照規(guī)格進行選擇；
（4）測量一個未知電阻Rx的阻值，應測出電阻Rx兩端的電壓和通過的電流，則電阻Rx與滑動變阻器串聯．

解答 解：（1）電流表接的是0～0.6A的量程，分度值為0.02A，此時電流表的示數為0.4A；
電阻R的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
（2）探究“電流與電阻的關系”時應控制電壓表的示數2V不變，換上10Ω的電阻后，電路中的總電阻變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動變阻器兩端的電壓變小，因串聯電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數變大，要使電壓表的示數不變，滑片應向A端移動，增大接入電路中的電阻，減小電路中的電流，直到電壓表的示數為2V為止；
（3）定值電阻的最大阻值為20Ω，電阻兩端的電壓為2V，電源電壓為6V，則定值電阻兩端的電壓為U'=6V-2V=4V；
電流中的電流為：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A；
滑動變阻器的電阻為：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；故選用“50Ω  1A”的滑動變阻器；
（4）a、閉合開關，將滑動變阻器的阻值調至最小，讀出電流表的示數I₁；則電源電壓為：U=I₁R_X；
b、將滑動變阻器的最調至最大，閉合開關，讀出電流表的示數I₂；則：U=I₂（R_X+R₀）；
c、兩式聯立，解得：R_X=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．
故答案為：（1）0.4；5；（2）變大；A；2；（3）50Ω  1A；（4）閉合開關，將滑動變阻器的阻值調至最��；將滑動變阻器的最調至最大，閉合開關；$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．

點評 此題考查的是伏安法測電阻的實驗電路圖、電流表、電壓表的讀數以及電阻的計算，屬于電學最重要的實驗，但考查的難度不大，容易解答．