题目内容
2．某实验小组用图甲所示的电路来做电学实验，选择的器材为：电压恒为4.5V的电源，阻值为10Ω、20Ω、30Ω和未知阻值的定值电阻各一只，“15Ω 1A“的滑动变阻器一只，学生用电流表、电压表各一只，开关和导线若干．
（1）小明同学想尽可能准确的测定未知阻值的电阻（估计10Ω-15Ω之间），请你帮助她按照电路图用笔画线代替导线完成（图乙）实物图的连接．（友情提醒：电表指针偏转不小于刻度盘的三分之一时，误差较小）
（2）小华同学准备先后分别将10Ω、20Ω、30Ω的电阻替换电路中的R，并通过调节滑动变阻器来控制电阻两端的电压为2V，并读取与该电阻对应的电流值．他这样做是为了探究电流与电阻的关系； 当他把20Ω的电阻接入电路实验时发现，无论怎样移动滑片，电压表的示数都调不到2V，原因是变阻器的变阻范围不够．
（3）小红同学想测量出自身的电阻大小（约2kΩ左右），在现有器材的基础上增加一个变阻箱（阻值：0-3kΩ），小明和小华各设计了一种方案如图所示．你认为小华同学设计的方案更好，理由是测量的更准（误差更小）；小红同学电阻的表达式R小红=R人=$\frac{{U}_{人}}{{U}_{R}}$R．
分析 （1）按照电路图连接实物图，连接时要注意电流表和电压表的量程的选取以及滑动变阻器的接线柱的选取．
（2）探究电流与电阻关系时，要控制电阻两端的电压不变，改变接入电路中电阻的大小；电路连接无误，就要从滑动变阻器的调节作用或者器材的选取去考虑其调节不到1.5V的原因．
（3）根据串联电路的分压原理可知，人体电阻阻值较大，串联的变阻器可变电阻需要满足要求，才可以有效改变人体两端的电压，获得多组数据，取多次测量结果取平均值，减小误差．
解答 解：（1）电源由三节干电池组成，电源电压为4.5V，题目要求电压表指针偏转不小于刻度盘的三分之一时，误差较小，要尽量选取分度值较小的量程，滑动变阻器与待测电阻串联接入电路，滑动变阻器至少分担4.5V-3V=1.5V电压时，电压表的量程可以确定为0～3V；
电流表的选取要看电路中可能出现的最大电流来确定，利用I大=$\frac{{U}_{电源}}{{R}_{小}}$=$\frac{4.5V}{10Ω}$=0.45A．由此可以确定电流中的最大电流不超过0.6A，所以电流表选用0～0.6A．故连接实物图如下：
（2）实验过程中，控制电阻两端的电压不变，改变电阻的大小，读取与该电阻对应的电流值，是探究电流与电阻的关系；
电源电压为4.5V，当定值电阻为20Ω时，要使定值电阻两端的电压保持2V不变，根据串联电路中电压的分配与电阻的关系可知，此时滑动变阻器两端的电压为U=4.5V-2V=2.5V，电路中电流I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A，滑动变阻器接入电路的阻值最小为：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.5V}{0.1A}$=25Ω，而滑动变阻器的最大阻值为15Ω，所以，滑动变阻器的最大值太小．反过来也可以理解为选取定值电阻的阻值太大．
（3）人体的电阻较大，约2000Ω，而滑动变阻器的电阻变化范围是0～15Ω，根据串联电路中电压的分配与电阻的关系可知，滑动变阻器不能够改变人体两端的电压，获得多组测量数据，从而计算出多组人体的电阻，取平均值，以减小误差；变阻箱的可变电阻范围是0-3000Ω，可以达到要求，测量的更准（误差更小），故小华同学的设计方案更好．
根据欧姆定律I=$\frac{U}{R}$和串联电路的电流关系I1=I2可得出串联电路的分压原理：
$\frac{{U}_{人}}{{U}_{R}}$=$\frac{{R}_{人}}{{R}_{\;}}$，
所以人电阻的表达式为：R人=$\frac{{U}_{人}}{{U}_{R}}$R．
故答案为：
（1）见上图；
（2）电阻；变阻器的变阻范围不够；
（3）小华；测量的更准（误差更小）；R人=$\frac{{U}_{人}}{{U}_{R}}$R．
点评 本题考查了电阻的测量实验，串联电路的电阻关系和欧姆定律的应用，实验的评价等知识；在连接实物图时，量程的选取是考查的一个细节问题，要考虑要细致．此题的难点在于评价、设计实验方案时，需要考虑到两表分度值对于测量结果的影响，对于不同电路连接方式的充分了解以及欧姆定律的熟练应用是解题的基础．
高中必刷题系列答案
如图所示，某同学在做俯卧撑运动，可将他视为一个杠杆．若他的重心在A点，体重为500N．他在做俯卧撑时他的手臂的支撑力至少为300N；如果他在1min内做了18个俯卧撑，每次肩部上升0.5m，那么他手臂的支撑力做功的功率至少是45W．
如图所示，开关S闭合后，当滑动变阻器滑片P向左滑动过程中 电流表的读数变大，电压表的读数变小．
如图是一个电热器的原理图，R1、R2为两个发热电阻，且R1=R2，则S闭合，S1断开为低温档，（高温或低温），高温档与低温档的总功率之比为：2：1．| A． |  | B． |  | C． |  | D． |  |
（1）下表是实验中的几组数据，请在空白处填上相应的计算结果．
| 实验 次数 | 滑轮组 | 物块重 G/N | 物块上升的高度 h/m | 有用功 W有/J | 拉力 F/N | 弹簧测力计移动的距离S/m | 总功 W总/J | 机械 效率 |
| 1 | A | 0.50 | 0.2 | 0.1 | 0.2 | 0.4 | 0.08 | 125% |
| 2 | A | 2 | 0.2 | 0.4 | 1 | 0.4 | 0.4 | 100% |
| 3 | B | 0.50 | 0.2 | 0.10 | 0.3 | 0.6 | ||
| 4 | B | 2 | 0.2 | 0.4 | 0.8 | 0.6 | 0.48 | 83.3% |
| 5 | B | 3 | 0.2 | 0.6 | 1.1 | 0.6 | 0.66 | 90.9% |
（2）分析表格中数据可知第一组和第二组实验得到的机械效率一定是错误的．小涵通过观察图乙找到了原因：如图乙手持弹簧测力计在竖直方向时，指针的位置不同．所以用滑轮组A进行实验时，弹簧测力计的示数比细绳实际的拉力要小，因此测得的机械效率比实际效率要高．为了测出原来A种绕线方式的机械效率，小涵想在桌面上固定一个定滑轮然后就可以向上拉绳子了，请你对这种方法做评价：因为新装的定滑轮轴处有摩擦，所以不能测出原来滑轮组的机械效率．
（3）小珠对第3、4、5组数据的计算提出了一个问题，如果测出动滑轮的重力，然后用公式η=$\frac{{G}_{动}h}{（{G}_{物}+{G}_{动}）h}$计算机械效率是不是也可以？你认为用小珠的计算方法比用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{G}_{物}h}{FS}$计算出的结果偏大（选填“偏大”、“偏小”或“相等”）．实验中如果所用动滑轮的重为0.2N，绳重可以忽略，则第6次实验中克服摩擦做的额外功大小是0.02J．