Question

8．小明在做“伏安法测电阻”的实验，电源电压保持不变，所用滑动变阻器上标有“10Ω 1A”字样，实验时小明按照如图甲正确连接电路．
（1）在闭合开关S前，他应将滑动变阻器的滑片置于滑动变阻器的最右端（选填“左”或“右”），闭合开关S后，电流表出现如图所示现象，出现这一现象的原因是：电流表正负接线柱接反了．
（2）正确连接电路后闭合开关，电压表示数为2.3V，向左移动滑动变阻器的滑片P一段距离，在这过程中发现电流表示数变化范围为0.22A∽0.44A，则电源电压为4.5V．
（3）当滑动变阻器滑片P移到某一位置时，观察到电压表示数为3.5V，电流表示数为0.36A，此时滑片在滑动变阻器中点位置左侧（选填“左”或“右”）
（4）通过上述数据，小明测出了R_x的阻值．

Answer 1

分析 （1）为了保护电路，在闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处；仪表指针反偏，说明正负接线柱接反了；
（2）正确连接电路后闭合开关，滑动变阻器在阻值最大处，根据U=IR计算出滑动变阻器的电压，滑动变阻器的电压加电压表的示数就为电源电压．
（3）根据电压表和电流表的示数以及串联电路的特点，算出滑动变阻器的电阻，然后确定滑片的位置；
（4）根据R=$\frac{U}{I}$算出电阻，求平均电阻．

解答 解：
（1）闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最大阻值处，故应将滑片置于最右端；
闭合开关S后，根据图乙可知，电流表指针反向偏转，所以电流表的正负接线柱接反了；
（2）正确连接电路后闭合开关，此时变阻器接入电路的阻值最大为10Ω，电压表的示数为2.3V（即R_x两端的电压）；
而向左移动滑片P一段距离（没有移到最左端），电流表的示数变化范围为0.22A～0.44A，说明滑片位于最右端（阻值最大）时，电路的电流为0.22A；
故电源电压为：U=U_x+U_滑=U_x+IR_滑大=2.3V+0.22A×10Ω=4.5V；
（3）当电压表的示数为3.5V，则滑动变阻器的电压为U_滑=U-U_x=4.5V-3.5V=1V，则滑动变阻器接入电路的电阻为：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I}$=$\frac{1V}{0.36A}$=2.78Ω＜$\frac{1}{2}$×10Ω=5Ω，故滑动变阻器接入电路的阻值小于变阻器最大阻值的一半，即该位置在滑动变阻器中点位置的左端；
（4）第1次测量时，待测电阻的阻值为：R_x1=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{2.3V}{0.22A}$≈10.45Ω；
第2次测量时，待测电阻的阻值为：R_x2=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{3.5V}{0.36A}$=9.72Ω，
则R_x=$\frac{{R}_{x1}+{R}_{x2}}{2}$=$\frac{10.45Ω+9.72Ω}{2}$=10.1Ω．
故答案为：
（1）右；电流表正负接线柱接反了；（2）4.5；（3）左．（4）小明测出的R_x阻值为10.1Ω．

点评 此题是“用电流表、电压表测电阻”的实验，考查了滑动变阻器的连接、故障分析，同时还考查了电阻的计算和欧姆定律的应用，要熟练掌握欧姆定律的基本公式，并能熟练进行变形．