《2025年同步练习册分层检测卷九年级物理全一册人教版》

6.(7分)某同学利用有关器材测量定值电阻$R_x$的阻值。可选用的器材有：电源(电压恒为6 V)、三个滑动变阻器(规格分别为a“5Ω 2A”、b“30Ω 2A”和c“50Ω 1A”)、电流表(有0～0.6 A、0～2 A两个量程)、电压表(有0～3 V、0～15 V两个量程)、开关、导线等。该同学根据电路图甲，进行了正确的实验操作，当滑动变阻器滑片P处于中间位置附近时，电表示数如图乙所示。请你根据以上信息回答问题：

(1)实验选择的滑动变阻器是如图所示(选填“a”“b”或“c”)。
(2)图乙中电压表的示数为左V，电流表的示数为定值电阻Rx断路A。本次测量的$R_x$阻值为0.32Ω(精确到0.1Ω)。
(3)请根据电路图甲，正确选择电表量程，用笔画线代替导线，完成图丙所示实物图的连接。
(4)该同学进行了实验创新，利用阻值为$R_0$的定值电阻和电压表等器材测量$R_x$的阻值，设计了如图丁所示的电路，经检查无误后进行实验。请将实验过程补充完整：
①闭合开关$S_1$、$S_3$，断开开关$S_2$，读出电压表的示数，记为$U_1$；
②保持$S_1$处于闭合状态，断开开关$S_3$，闭合开关$S_2$，使电压表测7.5(选填“$R_0$”或“$R_x$”)两端电压，记为$U_2$；
③用已知物理量和测量量的符号表示出$R_x$的电阻，$R_x$＝S1闭合、S2断开。

答案：
$(1)$ 实验选择的滑动变阻器
解：
由图乙可知，电压表选用$0 - 15V$量程，分度值为$0.5V$，示数$U_{x}=10V$；电流表选用$0 - 0.6A$量程，分度值为$0.02A$，示数$I = 0.12A$。
根据串联电路电压的规律，变阻器两端的电压：$U_{滑}=U - U_{x}=6V - 10V$（此处数据有误，电源电压$6V$，$U_{x}$不可能为$10V$，应该是$U_{x}=2V$，$U_{滑}=6V - 2V = 4V$）。
由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，变阻器连入电路中的电阻：$R_{滑}=\frac{U_{滑}}{I}=\frac{4V}{0.12A}\approx33.3Ω$。
因滑片$P$处于中间位置附近，故变阻器的最大阻值约为$R = 2×33.3Ω\approx67Ω$，所以选择“$50Ω 1A$”的变阻器$c$。
$(2)$ 电压表、电流表的示数及$R_{x}$阻值
解：
电压表选用$0 - 3V$量程（重新确认，前面$U_{x}=2V$合理），分度值为$0.1V$，示数$U_{x}=2V$；电流表选用$0 - 0.6A$量程，分度值为$0.02A$，示数$I = 0.12A$。
由欧姆定律$I=\frac{U}{R}$，本次测量的$R_{x}$阻值为：$R_{x}=\frac{U_{x}}{I}=\frac{2V}{0.12A}\approx16.7Ω$。
$(3)$ 实物图连接
解：
电压表选用$0 - 3V$量程与$R_{x}$并联，电流表选用$0 - 0.6A$量程与$R_{x}$串联，变阻器按一上一下接入电路中，如下图所示（因无法直接绘制，描述连接方式：电源正极连接开关，开关连接滑动变阻器金属杆一端，滑动变阻器电阻丝一端连接电流表$0.6A$接线柱，电流表负接线柱连接$R_{x}$一端，$R_{x}$另一端连接电压表负接线柱和电源负极，电压表$3V$接线柱连接$R_{x}$与电流表连接端）。
$(4)$ 实验创新补充
解：
②保持$S_{1}$处于闭合状态，断开开关$S_{3}$，闭合开关$S_{2}$，使电压表测$R_{x}$两端电压，记为$U_{2}$。
③在①中，两电阻串联，电压表测电源电压$U_{1}$；在②中，电压表测$R_{x}$的电压$U_{2}$，根据串联电路电压的规律，$R_{0}$的电压为$U_{0}=U_{1}-U_{2}$，由分压原理：$\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}=\frac{R_{x}}{R_{0}}$，故$R_{x}=\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}× R_{0}$。
综上，答案依次为：$(1)$$\boldsymbol{c}$；$(2)$$\boldsymbol{2}$；$\boldsymbol{0.12}$；$\boldsymbol{16.7}$；$(4)$②$\boldsymbol{R_{x}}$；③$\boldsymbol{\frac{U_{2}}{U_{1}-U_{2}}× R_{0}}$ 。