Question

6．某同学利用如图2所示的电路测定电阻R_x的阻值，所用滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样，电源电压不变．该同学实验步骤正确，闭合开关S，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1中（a）、（b）所示．

（1）通过分析可知A点在滑动变阻器中点的右侧．（选填“左”或“右”）
（2）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）

物理量 序号	电压/V	电流/A	电阻/Ω	电阻平均值/Ω
1	2.8	0.14	12.1	12.3
2	2.5	0.20	12.5
3	2.2	0.18	12.2

（3）小刚同学测量2.5V小灯泡的电阻时，连接的电路如图3．检查电路，发现有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，若没有发现错误，闭合开关，会出现电灯不亮，电流表指针几乎不动，电压表指针有较大偏转现象．在图中补画出正确的连线，闭合开关前，他应将滑动变阻器的滑片调B端．（选填“A”或“B”）．小刚继续测量小电灯额定功率，移动变阻滑的滑片P，眼睛应先注视电压表的示数，然后读出另一电表示数，当小电灯正常发光时，电流表的示数如图4所示，则小电灯的额定功率为0.6W．

Answer 1

分析 （1）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；
根据电压表和电流表的量程、分度值以及指针的位置读出电压表和电流表的示数，然后根据串联电路电压的规律和欧姆定律的变形公式求出此时滑动变阻器接入电路阻值的大小，再与滑动变阻器最大阻值的一半比较可判断A点的位置；
（2）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．
（3）电压表的正确使用：电压表要并联在电路中，不要超过使用的量程，正接线柱靠近电源的正极，负接线柱靠近电源的负极；滑动变阻器有四个接线柱，选择上面一个下面一个接入电路，滑片离接入的下面接线柱越远，接入电路的电阻越大．
要测量灯泡的额定功率，应使灯泡两端的电压等于额定电压，读出电流表的示数，由P=UI计算出电功率的值．

解答 解：（1）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=2.5V+2V=4.5V；
根据图1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；
因为串联电路两端电压等于各部分电压之和，此时滑动变阻器两端电压：U_A=4.5V-2.2V=2.3V；
由I=$\frac{U}{R}$可知，此时滑动变阻器接入电路的阻值：R_A=$\frac{{U}_{A}}{{I}_{A}}$=$\frac{2.3V}{0.18A}$=12.8Ω＞10Ω，所以A点在滑动变阻器中点的右侧；
（2）滑动变阻器的滑片在阻值最大的位置时，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：U=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，电压表的示数为2.2V，电路中的电流为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．
（3）如图，电压表的电阻很大，电压表串联在电路中，其他用电器相当于导线，所以电压表有示数，接近电源电压，所以指针偏转较大．
电压表电阻很大，电路中电流很小，电流表的指针几乎不偏转，小灯泡不发光．
正确电路如图所示：
．
滑动变阻器下面的接线柱接的左端，所以应将滑片移至最右端即B端，使其阻值最大；
测量小电灯额定功率，移动变阻滑的滑片P，眼睛应先注视电压表表的示数，当电压表示数等于小灯泡的额定电压2.5V时，电灯正常发光；
由图4知，电流表量程为0～0.6A，分度值为0.02A，示数为0.24A，则小电灯的额定功率P=UI=2.5V×0.24A=0.6W．
故答案为：（1）右；（2）

物理量 序号	电压/V	电流/A	电阻/Ω	电阻平均值/Ω
1	2.8	0.14	12.1	12.3
2	2.5	0.20	12.5
3	2.2	0.18	12.2

（3）电灯不亮，电流表指针几乎不动，电压表指针有较大偏转；B；电压；0.6．

点评 本题考查了串联电路的特点、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及电功率的计算，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．