Question

7．在學(xué)習(xí)了電阻知識之后，濟(jì)川中學(xué)物理興趣小組的同學(xué)猜想不同水質(zhì)的水的導(dǎo)電性可能不一樣，于是采集了三種典型水樣：①井水；②生活污水；③工業(yè)廢水，決定對這三種水樣的導(dǎo)電性能進(jìn)行對比檢測．
（1）為了比較水樣的導(dǎo)電性能，小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的裝置，只要每次在燒杯中倒入體積（體積/質(zhì)量）相等的不同水樣．

（2）小組同學(xué)討論時(shí)，有人認(rèn)為可通過比較電流大小來比較三種水樣導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱；還有同學(xué)認(rèn)為如果三種水樣的導(dǎo)電性能不一樣，圖中AB之間的電阻一定不一樣．于是，同學(xué)們決定測出AB之間的電阻，設(shè)計(jì)的電路如圖乙所示，其中R_x表示AB之間的電阻，R₁為電阻箱，S為單刀雙擲開關(guān)，R為另外一定值電阻．實(shí)驗(yàn)主要步驟有：
A．把開關(guān)S接a點(diǎn)，讀出電流表的示數(shù)為I；
B．讀出電阻箱的示數(shù)R₁=48Ω（如圖丙）；
C．把開關(guān)S接b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)為I；
D．根據(jù)電路圖，連接實(shí)物，將電阻箱的阻值調(diào)至最大．
①上述步驟的合理順序是DACB（只需填寫序號）．
②在上述步驟C中，若已知R的阻值為10Ω，則待測電阻的阻值為30Ω．
③本實(shí)驗(yàn)中采用的物理思想方法可稱為等效替代法（控制變量法/等效替代法）．

Answer 1

分析 （1）只有控制相同的體積，才能比較自由移動(dòng)離子的個(gè)數(shù)，即導(dǎo)電性能的優(yōu)差；
（2）替代法的測量思路是等效的思想，本題可以利用電流等效．即先把開關(guān)S接a點(diǎn)，讀出電流表的示數(shù)為I（此電流為R_x、R₀共同作用的效果）；然后再把開關(guān)S接b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍變?yōu)樵瓉淼臄?shù)值I（此電流為R、R₀共同作用的效果）．既然R_x和R₀共同作用的效果與R、R₀共同作用的效果相同，則R_x+R₀=R+R₀，即R_x=R．這里用電阻箱R等效替代了待測電阻R_x．

解答 解：（1）只有控制水樣的體積相等，才能比較導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱；
（2）由圖可知電阻箱的示數(shù)為48Ω；
①根據(jù)電路圖，連接實(shí)物，將電阻箱的阻值調(diào)至最大；然后把開關(guān)S接a點(diǎn)，讀出電流表的示數(shù)為I（此電流為R_x、R₀共同作用的效果）；再把開關(guān)S接b點(diǎn)，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍變?yōu)樵瓉淼臄?shù)值I（此電流為R、R₀共同作用的效果）；最后讀出電阻箱的示數(shù)R．故合理順序?yàn)镈CAB；
②因?yàn)镽_x和R₀共同作用的效果與R、R₀共同作用的效果相同，所以R_x+R₀=R+R₀，即R_x=R=30Ω；
③本實(shí)驗(yàn)物理思想方法叫等效替代法．
故答案為：（1）體積；（2）48；①DACB；②30； ③等效替代法．

點(diǎn)評 本題主要考查的是等效替代的研究方法．等效替代法是指在保證某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、簡單的物理對象、物理過程、物理現(xiàn)象來替代實(shí)際的、陌生的、復(fù)雜的物理對象、物理過程、物理現(xiàn)象的思想方法．