Question

11．小华做测量电阻的实验，电源电压为6V，滑动变阻器标有“20Ω 1A”字样．
（1）在将图甲实验电路连接正确后，滑片向右移动，电流表示数变大，电压表示数变大．（均选“变大”、“变小”或“不变”）．
（2）闭合开关后，电压表示数如图乙所示，为准确测量这一电压，接下来小华应进行的操作是断开开关，选用电压表的小量程．
（3）如表五组数据中有一组数据不是本实验中测得的，它是第1（填写表格中表示序号的数字）组，你判断的依据是定值电阻两端的电压最小为2V．

序号	1	2	3	4	5
U/V	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0
I/A	0.10	0.19	0.30	0.40	0.51

（4）实验中若电压表已损坏、电源电压未知，在不添加实验器材的情况下也能测出R_x的阻值，具体操作如下：将滑片移至最左端，电流表的示数为I₁，将滑片移至最右端，电流表的示数为I₂，则R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$×20Ω．

Answer 1

分析 （1）根据电路图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路电流，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡两端的电压变大．
（2）为提高测量的准确程度，电压表选用小量程．
（3）求出定值电阻的大约值，根据分压原理，得出电压表的最小读数．
（4）分析电路图，P移至最右端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R_x，根据欧姆定律可求电源电压；P移至最左端，滑动变阻器全连入，滑动变阻器和R_x串联，根据欧姆定律可求电源电压；根据电源电压不变列方程求解．

解答 解：（1）由图可知，灯泡与滑动变阻器串联，电压表测量灯泡两端的电压，电流表测量电路电流，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，则电路中电流变大，所以电流表的示数变大，根据U=IR可知，灯泡两端的电压变大．
（2）由图乙知，电压表用的是大量程，电压表指针的偏转角度比较小，为提高测量的准确程度，应断开开关，选用电压表的小量程．
（3）由表中数据结合欧姆定律可得，定值电阻R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3.0V}{0.30A}$=10Ω，根据分压原理可知，当滑动变阻器的最大电阻连入电路中时，电压表示数最小，
定值电阻两端的最小电压U_最小=$\frac{R}{R+{R}_{滑}}•U$=$\frac{10Ω}{10Ω+20Ω}$×6V=2V＞1V，所以第1组数据不是本实验中测得的．
（5）P移至最左端，滑动变阻器全连入，滑动变阻器和R_x串联，
根据欧姆定律可得电源电压：U=I₁（20Ω+R_x）------①
P移至最右端，滑动变阻器连入电阻为0，电路中只有R_x，
根据欧姆定律可得电源电压：U=I₂R_x-----②
电源电压不变，由①②得：I₁（20Ω+R_x）=I₂R_x，
解得：R_x=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$×20Ω．
故答案为：（1）变大；变大；
（2）断开开关，选用电压表的小量程；
（3）1；定值电阻两端的电压最小为2V；
（4）$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}-{I}_{1}}$×20Ω．

点评 本题测量定值电阻的大小，考查电路的连接、对操作的评估与改进，最后一问考查了学生运用已有知识灵活解决实际问题的能力，有一定难度．