Question

4．在探究“電流與電阻的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，電源由四節(jié)干電池組成，定值電阻有5Ω、10Ω、20Ω各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器有“20Ω 1A”、“50Ω  1A”兩個(gè)，電流表、電壓表各一個(gè)．
（1）將電路連接正確后，閉合開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片P，使電阻R兩端電壓為2V，電流表示數(shù)如圖所示，為0.4A，則R的阻值為5Ω．

（2）換上10Ω的電阻后，閉合開(kāi)關(guān)，電壓表示數(shù)將變大（填“變大”或“變小”），此時(shí)應(yīng)將滑片P向A（填“A”或“B”）端移動(dòng)，使電阻兩端電壓為2V．
（3）如果想用上述的三個(gè)電阻完成實(shí)驗(yàn)，兩個(gè)滑動(dòng)變阻器中應(yīng)選用50Ω1A．
（4）實(shí)驗(yàn)完成后，想利用上述器材測(cè)量一個(gè)未知電阻Rx的阻值，用Rx替換定值電阻，同時(shí)去掉己損壞的電壓表，在不改變電路連接情況下，測(cè)出未知電阻的阻值．請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)步驟：
a、閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最小，讀出電流表的示數(shù)I₁；
b、將滑動(dòng)變阻器的最調(diào)至最大，閉合開(kāi)關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I₂．
c、用測(cè)出的物理量和滑動(dòng)變阻器的最大阻值R₀表示R_x：R_x=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖中電流表的量程和分度值來(lái)讀數(shù)；再根據(jù)R=$\frac{U}{I}$計(jì)算出R的阻值；
（2）探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)應(yīng)控制定值電阻兩端的電壓不變，改變電阻的阻值，根據(jù)電阻阻值的變化可知電路中總電阻的變化，根據(jù)歐姆定律可知電路中電流的變化和滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)可知定值電阻兩端的電壓變化，然后判斷滑片移動(dòng)的方向；
（3）首先根據(jù)串分壓的知識(shí)計(jì)算出電阻為20Ω時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值，然后對(duì)照規(guī)格進(jìn)行選擇；
（4）測(cè)量一個(gè)未知電阻Rx的阻值，應(yīng)測(cè)出電阻Rx兩端的電壓和通過(guò)的電流，則電阻Rx與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)．

解答 解：（1）電流表接的是0～0.6A的量程，分度值為0.02A，此時(shí)電流表的示數(shù)為0.4A；
電阻R的阻值為R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2V}{0.4A}$=5Ω；
（2）探究“電流與電阻的關(guān)系”時(shí)應(yīng)控制電壓表的示數(shù)2V不變，換上10Ω的電阻后，電路中的總電阻變大，由I=$\frac{U}{R}$可知，電路中的電流變小，滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變小，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以，電阻兩端的電壓變大，即電壓表的示數(shù)變大，要使電壓表的示數(shù)不變，滑片應(yīng)向A端移動(dòng)，增大接入電路中的電阻，減小電路中的電流，直到電壓表的示數(shù)為2V為止；
（3）定值電阻的最大阻值為20Ω，電阻兩端的電壓為2V，電源電壓為6V，則定值電阻兩端的電壓為U'=6V-2V=4V；
電流中的電流為：I=$\frac{{U}_{R}}{R}$=$\frac{2V}{20Ω}$=0.1A；
滑動(dòng)變阻器的電阻為：R'=$\frac{U'}{I}$=$\frac{4V}{0.1A}$=40Ω；故選用“50Ω  1A”的滑動(dòng)變阻器；
（4）a、閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最小，讀出電流表的示數(shù)I₁；則電源電壓為：U=I₁R_X；
b、將滑動(dòng)變阻器的最調(diào)至最大，閉合開(kāi)關(guān)，讀出電流表的示數(shù)I₂；則：U=I₂（R_X+R₀）；
c、兩式聯(lián)立，解得：R_X=$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．
故答案為：（1）0.4；5；（2）變大；A；2；（3）50Ω  1A；（4）閉合開(kāi)關(guān)，將滑動(dòng)變阻器的阻值調(diào)至最小；將滑動(dòng)變阻器的最調(diào)至最大，閉合開(kāi)關(guān)；$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}-{I}_{2}}{R}_{0}$．

點(diǎn)評(píng) 此題考查的是伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖、電流表、電壓表的讀數(shù)以及電阻的計(jì)算，屬于電學(xué)最重要的實(shí)驗(yàn)，但考查的難度不大，容易解答．