Question

9．实验室备有下列器材：
A．待测定值电阻R_x：阻值在49～52Ω之间
B．滑动变阻器：最大阻值见图甲
C．滑动变阻器：最大阻值见图乙
D．定值电阻R₀：阻值20Ω
E．电压表V：测量范围0～3V
F．电源E：电源电压恒为4.5V
G．单刀双掷开关（双向开关）S及导线若干
小明设计了如图丙所示的电路．

（1）小明在实验中的主要操作步骤及记录的数据是：
Ⅰ．闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P置于b（选填“a”或“b”）端，将开关S掷向1，移动变阻器的滑片P至某一位置，读出V表的示数为1.5V；此时滑动变阻器的阻值为40Ω．
Ⅱ．保持滑动变阻器滑片P的位置不变，将开关S掷向2，读出V表的示数为2.5V．
根据小明的测量数据可以得到待测电阻的阻值R_x=50Ω．
（2）由上面的测量数据可知，小明选用的滑动变阻器应是C（填器材前面的序号字母B或C）．

Answer 1

分析 （1）闭合开关前，保护电路的滑动变阻器处于最大阻值处；当开关S掷向1时，电阻R₀与滑动变阻器串联，电压表测电阻两端的电压；根据根据串联电路的电流特点和欧姆定律分别得出等式，解等式即可求出滑动变阻器电阻的阻值；
（2）根据串联电路的分压特点求出待测电阻与滑动变阻器串联时分得的最小电压，再与电压表的量程相比较即可选择滑动变阻器的规格．

解答 解：（1）Ⅰ、开关闭合前，保护电路的滑动变阻器应处于最大阻值的b端，
将开关S掷向1，移动变阻器的滑片P至某一位置，读出V表的示数为1.5V，如下图所示：

串联电路中的电流处处相等，所以可得I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，
即$\frac{1.5V}{20Ω}$=$\frac{4.5V-1.5V}{R}$
解得：R=40Ω；
Ⅱ、保持滑动变阻器滑片P的位置不变，将开关S掷向2，读出V表的示数为2.5V，如下图所示：

串联电路中的电流处处相等，所以可得I′=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$=$\frac{U-{U}_{x}}{R}$，
即$\frac{2.5V}{{R}_{x}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{40Ω}$，解得Rx=50Ω．
（2）由以上计算可知，应选择最大阻值较大的C规格的滑动变阻器．
故答案为：（1）b；   40；  50；（2）C．

点评 本题考查了串联电路特点和欧姆定律的应用，关键是会分析电路图得出测量待测电阻的方法，难点是根据串联电路的分压特点确定滑动变阻器的规格及其正确的使用．