Question

9．實驗室備有下列器材：
A．待測定值電阻R_x：阻值在49～52Ω之間
B．滑動變阻器：最大阻值見圖甲
C．滑動變阻器：最大阻值見圖乙
D．定值電阻R₀：阻值20Ω
E．電壓表V：測量范圍0～3V
F．電源E：電源電壓恒為4.5V
G．單刀雙擲開關（雙向開關）S及導線若干
小明設計了如圖丙所示的電路．

（1）小明在實驗中的主要操作步驟及記錄的數據是：
Ⅰ．閉合開關前，應將滑動變阻器滑片P置于b（選填“a”或“b”）端，將開關S擲向1，移動變阻器的滑片P至某一位置，讀出V表的示數為1.5V；此時滑動變阻器的阻值為40Ω．
Ⅱ．保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將開關S擲向2，讀出V表的示數為2.5V．
根據小明的測量數據可以得到待測電阻的阻值R_x=50Ω．
（2）由上面的測量數據可知，小明選用的滑動變阻器應是C（填器材前面的序號字母B或C）．

Answer 1

分析 （1）閉合開關前，保護電路的滑動變阻器處于最大阻值處；當開關S擲向1時，電阻R₀與滑動變阻器串聯，電壓表測電阻兩端的電壓；根據根據串聯電路的電流特點和歐姆定律分別得出等式，解等式即可求出滑動變阻器電阻的阻值；
（2）根據串聯電路的分壓特點求出待測電阻與滑動變阻器串聯時分得的最小電壓，再與電壓表的量程相比較即可選擇滑動變阻器的規(guī)格．

解答 解：（1）Ⅰ、開關閉合前，保護電路的滑動變阻器應處于最大阻值的b端，
將開關S擲向1，移動變阻器的滑片P至某一位置，讀出V表的示數為1.5V，如下圖所示：

串聯電路中的電流處處相等，所以可得I=$\frac{{U}_{0}}{{R}_{0}}$=$\frac{U-{U}_{0}}{R}$，
即$\frac{1.5V}{20Ω}$=$\frac{4.5V-1.5V}{R}$
解得：R=40Ω；
Ⅱ、保持滑動變阻器滑片P的位置不變，將開關S擲向2，讀出V表的示數為2.5V，如下圖所示：

串聯電路中的電流處處相等，所以可得I′=$\frac{{U}_{x}}{{R}_{x}}$=$\frac{U-{U}_{x}}{R}$，
即$\frac{2.5V}{{R}_{x}}$=$\frac{4.5V-2.5V}{40Ω}$，解得Rx=50Ω．
（2）由以上計算可知，應選擇最大阻值較大的C規(guī)格的滑動變阻器．
故答案為：（1）b；   40；  50；（2）C．

點評 本題考查了串聯電路特點和歐姆定律的應用，關鍵是會分析電路圖得出測量待測電阻的方法，難點是根據串聯電路的分壓特點確定滑動變阻器的規(guī)格及其正確的使用．