Question

實驗室備有下列器材：
A．待測定值電阻Rx：阻值在7～9Ω之間
B．滑動變阻器：最大阻值500Ω
C．滑動變阻器：最大阻值10Ω
D．定值電阻R：阻值10Ω
E．電流表A：測量范圍0～0.6A，0～3A
F．電源E：電源電壓U恒為4V
G．單刀雙擲開關(guān)（雙向開關(guān)）S及導(dǎo)線若干
為了較精確地測出待測電阻Rx的電阻，小聰、小亮和小英共同設(shè)計了右圖所示的電路．
①在他們設(shè)計的電路中，電流表的量程應(yīng)選______A，滑動變阻器應(yīng)選______（填器材前面的序號字母）．
②小亮設(shè)計的實驗操作主要步驟是：
Ⅰ、將開關(guān)擲向a，移動滑動變阻器的滑片至某一位置，使A表的指針指到表盤上某一適當(dāng)位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₁）
Ⅱ、將開關(guān)擲向b，移動滑動變阻器的滑片至另一位置，使A表的指針指到表盤上另一適當(dāng)位置；讀出電路穩(wěn)定后A表的示數(shù)（記為I₂）
小聰和小英認(rèn)為小亮設(shè)計的步驟Ⅱ中有不妥當(dāng)之處，請你幫小亮寫出正確的步驟Ⅱ：______．
③按正確的操作，他們順利的測出了Rx的電阻．請你寫出用測得的物理量I₁、I₂和已知物理量U、R表示的R_x的表達(dá)式：R_x=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)電源電壓和最小電阻求電路最大電流，確定電流表的量程．
滑動變阻器在電路中起保護(hù)電路和分擔(dān)電壓的作用，滑動變阻器電阻太大，分擔(dān)電壓太大，被測電阻分擔(dān)電壓太小，電流小，無法用電流表測電流，故滑動變阻器電阻和被測電阻阻值不要相差太大．
（2）S擲向a時，測出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個未知量，無法求出R_X．
S擲向b時，測出電路電流I₂，U=I₂（R+R），其中的R可以用電源電壓U、I₂、R來表示，所以R=-R．
故采用滑片的位置不動，電源電壓一定，S擲向a和S擲向b，找電源電壓相同列等式求解．
則等式為：I₁（R_X+R）=I₂（R+R），求出R_X．
解答：解：①被測電阻阻值約為7Ω～9Ω，電源電壓為4V．
電路最大電流為：I===0.57A＜0.6A，所以電流表選擇0～0.6A量程．
滑動變阻器在電路中分擔(dān)電壓，如果滑動變阻器的阻值比被測電阻大很多，分擔(dān)電壓很大，被測電阻分擔(dān)電壓很小，被測電阻的電流很小，無法準(zhǔn)確測量電流，故選滑動變阻器C．
②S擲向b時，測出電路電流I₂，U=I₂（R+R），所以R=-R．
S擲向a時，測出電路電流I₁，U=I₁（R'+R_X），有兩個未知量，無法表示出R_X．
要測出R_X，當(dāng)S擲向b時，保持滑動變阻器的滑片不變．
③I₁（R_X+R）=I₂（R+R），
把R=-R代入上式得，
所以，R_X=+R．
故答案為：①0～0.6；C；②將開關(guān)擲向b，保持滑動變阻器的滑片位置不變，使電流表的指針指到表盤上另一適當(dāng)位置，讀出電路穩(wěn)定后電流表的示數(shù)（記為I₂）；③R_X=+R．
點(diǎn)評：設(shè)計實驗和計算中，采用開關(guān)閉合與斷開、滑片移動等改變電路連接，找前后兩個過程電源電壓相等是很常用的類型，一定要掌握．