Question

2．某同学利用如图甲所示的电路测定电阻Rx的阻值，所用滑动变阻器上标有“20?  2A”字样，电源电压不变．该同学实验步骤正确，闭合开关K，观察到电流表的示数为0.14A．当他把滑动变阻器的滑片移到中点位置（即滑动变阻器接入电路的电阻为10Ω）时，电压表、电流表的示数分别为2.5V、0.20A．接着他又移动滑片到某点A，这时电压表、电流表的示数分别如图丙所示．

（1）据电路图用笔画线代替导线，将实物电路（乙）连接完整．
（2）电源的电压为4.5V．
（3）请在下表中将该同学尚未记录的数据填写完整，并计算出电阻值． （计算电阻时，精确到0.1Ω）

	电压/V	电流/A	电阻/Ω	电阻平均值/Ω
1	1.7	0.14	12.1	12.3
2	2.5	0.20	12.5
3	2.2	0.18	12.2

Answer 1

分析 （1）根据电路图连接实物图，可采用“电流流向法”，从电源的正极出发，按照电流的流向，先串主电路，再将电压表并在待测电阻的两端；连接滑动变阻器时，要“一上一下”的原则，且向左移动电阻变小．
（2）先根据滑片在中点时，利用欧姆定律的变形公式求出滑动变阻器两端电压，然后根据串联电路电压的规律求出电源电压；
（3）根据欧姆定律和电压表、电流表的示数以及串联电路电压的规律完成表格中的电压和电流值；再利用欧姆定律的变形公式求出被测电阻的阻值，最后求出三次电阻的平均值即可．

解答 解：（1）采用“电流流向法”，电流从电源正极出发，依次将开关、电流表、滑动变阻器、电阻R串联起来，再将电压表并联在电阻R_x的两端，滑动变阻器注意“一上一下”原则连接即可，如下图所示：

（2）根据题意可知，滑片在中点时，电压表的示数为2.5V，电流表的示数为0.2A，此时滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω；
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时滑动变阻器两端电压：U_中=I_中R_中=0.2A×10Ω=2V；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，所以电源电压：U=U_x+U_中=2.5V+2V=4.5V；
（3）该同学实验步骤正确，即变阻器的滑片在阻值最大的位置时，闭合开关K，观察到电流表的示数为0.14A，
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时滑动变阻器两端电压：
U_最大=IR_最大=0.14A×20Ω=2.8V；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，
所以被测电阻两端电压，即电压表的示数：U₁=U-U_最大=4.5V-2.8V=1.7V；
此时被测电阻的阻值：R₁=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{1.7V}{0.14A}$≈12.1Ω；
滑动变阻器在中点时，被测电阻的阻值：R₂=$\frac{{U}_{2}}{{I}_{2}}$=$\frac{2.5V}{0.2A}$=12.5Ω；
滑片在A点时，根据图2可知，电压表量程为0～3V，分度值为0.1V，示数为2.2V；
根据图3可知，电流表量程为0～0.06A，分度值为0.02A，示数为0.18A；
则被测电阻的阻值：R₃=$\frac{{U}_{3}}{{I}_{3}}$=$\frac{2.2V}{0.18A}$≈12.2Ω；
则被测电阻的平均值：R_x=$\frac{1}{3}$（R₁+R₂+R₃）=$\frac{1}{3}$（12.1Ω+12.5Ω+12.2Ω）≈12.3Ω．
故答案为：（1）如上图；（2）4.5；
（3）

	电 压 U/V	电 流 I/A	电 阻 RX/Ω	电 阻 平 均 值 RX/Ω
1	1.7	0.14	12.1	12.3
2	2.5	0.20	12.5
3	2.2	0.18	12.2

点评 本题考查了实物图的连接、串联电路的特点、欧姆定律的计算、实验数据的处理、电压表和电流表的读数以及多次测量求平均值，涉及的知识点较多，但都是基础知识，平时注意基础知识的积累和学习．