题目内容
17．某同学要测出一个阻值约为50Ω的定值电阻Rx，可供选用的器材如下：一个电压约为10V的电源（电压保持不变），一块电压表（量程0-3V）；一块电流表（量程0-0.6A）；三个阻值已知的定值电阻，分别为R1（10Ω）、R2（30Ω）、R3（500Ω）；一个最大阻值约为100Ω的滑动变阻器；一个开关及若干导线，请合理选择器材，将精确的测出定值电阻Rx的阻值（电表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上，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）
分析 （1）由欧姆定律求出电路的最大电流，由电表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上判断能否使用电流表；
在没有电流表的情况下测电阻，电压表和已知的电阻应起到电流表的测量作用，设将待测电阻与已知电阻R1（10Ω）串联，若R1（10Ω）的电压达到电压表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上，根据分压原理得出待测电阻电压的电压，判断是否符合题意，并找出原因所在；
为减小电阻大小的差别，根据电阻的串联，故可将R1（10Ω）、R2（30Ω）串联后，等效电阻为R12=40Ω，将R12与待测电阻串联，为达到多次测量的目的和分去多余的电压，将变阻器串联在电路中，据此设计电路图；
（2）（3）按图连接电路，注意将变阻器滑片移动到最右端，闭合 开关，减小变阻器连入电路中的电阻大小，使电压表示数为最大；
保持 滑片位置不动，用电压表测量R12的两端的示数U12，由欧姆定律和串联电路电流的规律，求待测电阻的大小．
解答 解：（1）待测电阻约为50Ω，电源电压约为10V，电路的最大电流：
I大=$\frac{U}{{R}_{X}}$=$\frac{10V}{50Ω}$=0.2A＜$\frac{2}{3}$×0.6A，即使用电流表不能满足电表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上的要求；
故只考虑使用电压表，在没有电流表的情况下测电阻，电压表和已知的电阻应起到电流表的测量作用，设将待测电阻与已知电阻R1（10Ω）串联，电压表先与已知电阻R1（10Ω）并联，根据分压原理，待测电阻（约为50Ω）的电压约为R1（10Ω）电压的5倍，若R1（10Ω）的电压达到电压表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上，即为2V以上，则待测电阻电压为10V以上，不符合条件；原因在于两电阻大小差别太大；
为减小电阻大小的差别，根据电阻的串联，故可将R1（10Ω）、R2（30Ω）串联后，等效电阻为R12=40Ω，将R12与待测电阻串联，为达到多次测量的目的和分去多余的电压，将变阻器串联在电路中，如下图所示：
（2）步骤：①按图连接电路，将变阻器滑片移动到最右端，闭合开关，适当向左移动滑片使电压表示数为3V；
②保持 滑片位置不动，将电压表并联在R12的两端记下电压的示数U12；（根据分压原理，待测电阻的电压约为R12的电压的$\frac{50Ω}{40Ω}$=1.25倍，此时电压表示数约为$\frac{3V}{1.25}$=2.4V，电表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上）
（3）在②中，由欧姆定律和串联电路电流的规律，电路中的电流：
I=$\frac{{U}_{12}}{{R}_{12}}$=$\frac{{U}_{12}}{40Ω}$，即通过待测电阻的电流，由欧姆定律的变形公式，
待测电阻：
RX=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{3V}{\frac{{U}_{12}}{40Ω}}$=$\frac{3V}{{U}_{12}}$×40Ω．
故答案为：（1）见上图；
（2）实验步骤：①按图连接电路，将变阻器滑片移动到最右端，闭合开关，适当向左移动滑片使电压表示数为3V；
②保持滑片位置不动，将电压表并联在R12的两端记下电压的示数U12；（根据分压原理，待测电阻的电压约为R12的电压的$\frac{50Ω}{40Ω}$=1.25倍，此时电压表示数约为$\frac{3V}{1.25}$=2.4V，电表偏转达到满偏的$\frac{2}{3}$以上）
（3）RX=$\frac{{U}_{X}}{I}$=$\frac{3V}{\frac{{U}_{12}}{40Ω}}$=$\frac{3V}{{U}_{12}}$×40Ω．
点评 本题测电阻大小，考查串联电路的规律及欧姆定律的运用，关键是根据题中给定的条件确定所用的器材和电路的设计，难度较大．
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为安全起见，常把一些用电器的金属外壳接地，而小妍爸爸误将三孔插座的接地孔接在零线上（如图所示），现有一只电茶壶接在图中三孔插座上，一个人的手刚好碰到电茶壶的金属外壳，如果突然遇到下列情况，可能会造成此人触电的是（ ）| A． | 当开关S断开时 | |
| B． | 当开关S闭合时 | |
| C． | 当开关S闭合，零线保险丝断了时 | |
| D． | 当火线与电茶壶金属外壳相碰、火线上的保险丝熔断时 |
如图所示，在条形磁铁周围放有甲、乙、丙、丁可以自转动的小磁针，当它们静止时，磁针N极指向错误的是（ ）
回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整）：
| 过程表格 | 小雨提出课题后，猜想：在接触面粗糙程度相同时，压力越大，摩擦力可能越小，叶子姐姐认为摩擦力应该越大，于是她在水平长木板上，用弹簧测力计拉着木块，沿水平方向做匀速直线运动，记下弹簧测力计示数大小，表格如下：
|  | ||||||||
| 结论 | 实验得出的结论，用图象中的图线来表示，它应是图线a | |||||||||
| 程序 | 实验中经历的思维程序是：提出问题--猜想--实验检验--得出结论 | |||||||||
| 问题讨论 | 利用上述器材，再给你质量分别为0.1kg、0.2kg、0.3kg的三个钩码，来探究重力和质量的关系，具体操作步骤是a、观察测力计的量程与分度值；b、将测力计竖直水平放置，调整指针至零点；c、用测力计测分别测量三个钩码的重力，并记录数据；d、计算三次重力与质量之比，分析得出实验结论并完成表格设计 | |||||||||
| A． | 1和2 | B． | 1和3 | C． | 3和4 | D． | 1、2和3 |
| A． | 说明了大气压的存在且还很大 | B． | 说明了马的力气很大 | ||
| C． | 证明了大气压与哪些因素有关 | D． | 测出大气压的值 |
| A． | L1开路 | B． | L2开路 | C． | L1短路 | D． | L2短路 |