Question

小明同学利用电压表和电流表测定待测电阻R_x的阻值，他按下面正确的步骤进行实验：
设计实验：小明根据伏安法测电阻的原理设计了正确的电路图．
实验器材：
电源（电压保持不变）、滑动变阻器（铭牌上标有“20Ω 2A”字样）、电流表、电压表、待测电阻R_x、开关、导线若干．
进行实验与收集处理数据：
（1）如图是他实验时的电路，但连接不完整，请你帮他完成电路的连接 （要求滑片向右移，电压表示数变大）．
（2）在连接实物电路时，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片位置调到______（填写“C”或“D”）端．
（3）闭合开关S，观察到电压表和电流表示数分别为1.7V和0.14A．继续实验又测得两组数据，记录表格中． 则该同学所用电源电压为______V．
（4）实验中测出电阻R_x的阻值为______Ω．

实验次数	电压/V	电流/A	电阻/Ω
1	1.7	0.14	12.1
2	2.2	0.18	12.2
3	2.5	0.20	12.5

（5）该同学设想进行第4次实验：调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数为1.5V，事实上实验没有做成功，其主要原因是______．

Answer 1

解：（1）用线把滑动变阻器的b接线柱与电流表0.6A接线柱相连，电路图如图示．
（2）滑动变阻器阻值应最大，由电路图知：滑片应放在C处．
（3）闭合开关S，滑动变阻器阻值R_滑=20Ω，此时，电路电流I=0.14A，待测电阻电压U_RX=1.7V，由欧姆定律得，滑动变阻器两端电压U_滑=IR_滑=0.14A×20Ω=2.8V，电源电压U=U_RX+U_滑=1.7V+2.8V=4.5V．
（4）待测电阻R_x的阻值R_x=≈12.3Ω．
（5）电压表的示数为U_RX=1.5VH时，滑动变阻器电压U_滑=U-U_RX=4.5V-1.5V=3V，电路电流I==≈0.12A，
此时滑动变阻器阻值R_滑===25Ω，而滑动变阻器最大阻值为20Ω，不能满足实验要求，即滑动变阻器阻值太小．
故答案为：（1）电路图如图示；（2）C；（3）4.5；（4）12.3；（5）滑动变阻器的最大阻值偏小．

分析：（1）滑动变阻器与电流连接不完整；要求滑片向右移，电压表示数变大，由电路图知应用滑动变阻器的b接线柱．
（2）连接实物电路时，闭合开关前应把滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置处．
（3）已知电路电流I，待测电阻两端的电压U_RX，由U=IR可求出滑动变阻器两端的电压U_滑，则电源电压U=U_RX+U_滑．
（4）求出3个测量值的平均值，即待测电阻的阻值．
（5）已知电压表示数，由欧姆定律求出电路电流I；由串联电路的特点求出滑动变阻器两端的电压U_滑，由欧姆定律求出此时滑动变阻器的阻值，看滑动变阻器能不能满足实验要求；得出结论．
点评：应理清求电源电压的思路：①由题意知滑动变阻器阻值R_滑；②由题意知待测电阻电压U_RX；③由题意知电路电流I；
④由欧姆定律求出滑动变阻器电压U_滑；⑤电源电压U=U_滑+U_RX．