Question

1．在物理實(shí)驗(yàn)中常用到等效替代法．例如將一個(gè)7Ω的電阻替換某支路中2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻，在其他條件不變的情況下，該支路中電流不變，說明一個(gè)7Ω的電阻與阻值為2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻對電流的阻礙作用是等效的，所以可用7Ω的電阻替代2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻．在用如圖1所示電路測量未知電阻的實(shí)驗(yàn)中，用的就是等效替代法．其中R_x是待測電阻（阻值大約幾百歐），R是滑動(dòng)變阻器，R₀是電阻箱（電阻箱的最大電阻值大于R_x）

（1）請根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖把下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的空白填齊．
①按電路圖連好電路，并將電阻箱R₀的阻值調(diào)至最大．
②閉合開關(guān)S₁前，滑片P置于a端．（選填“a”或“b”）
③閉合開關(guān)S₁．
④閉合開關(guān)S₃，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢�，記下此時(shí)電流表的示數(shù)I．
⑤先斷開開關(guān)S₃，再閉合開關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器R的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I．
（2）在此實(shí)驗(yàn)中，若將電流表改為電壓表，其他器材不變，在圖2虛線框內(nèi)畫出用等效替代法測量R_x電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖．（要求所設(shè)計(jì)的電路在連接好后，只能通過開關(guān)改變電路連接情況）

Answer 1

分析 （1）在本題的實(shí)驗(yàn)中，等效替代就是在電路其他條件不變的情況下，用可以直接讀出阻值的變阻箱來等效替代待測電阻．實(shí)驗(yàn)前，為了保護(hù)電路應(yīng)將滑動(dòng)變阻器的滑片置于最大阻值處，先使R_x接入電路，后使電阻箱接入電路，使前后兩次電路中的電流、滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，這樣就可以通過電阻箱得出待測電阻的阻值了．
（2）根據(jù)等效替代法可知，當(dāng)待測電阻兩端的電壓和變阻箱兩端的電壓相等時(shí)，待測電阻的阻值和變阻箱的阻值相等；因只能通過開關(guān)改變電路連接情況，所以把電壓表與待測電阻、變阻箱并聯(lián)．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按電路圖連好電路，并將電阻箱R₀的阻值調(diào)至最大．
②閉合開關(guān)S₁前，滑片P置于a端．
③閉合開關(guān)S₁．
④閉合開關(guān)S₃，調(diào)節(jié)滑片P，使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢�，記下此時(shí)電流表的示數(shù)I．
⑤先斷開開關(guān)S₃，再閉合開關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器R的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)仍為I．
（2）把電壓表與待測電阻、變阻箱并聯(lián)，閉合開關(guān)S₃時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，讀出電壓表的示數(shù)；
斷開開關(guān)S₃閉合開關(guān)S₂時(shí)，調(diào)節(jié)變阻器的阻值使兩次電壓表的示數(shù)相同，此時(shí)變阻箱的阻值即為待測電阻的大小，
實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示：

故答案為：
（1）②a；④S₃；⑤S₃；S₂；滑動(dòng)變阻器R；電阻箱；
（2）如上圖所示．

點(diǎn)評 本題的實(shí)驗(yàn)中，利用電阻箱和等效替代法來測電阻是一大特點(diǎn)，無論是借助一塊電流表還是電壓表，目的都是為了使電路中的其他條件不變，這樣才能達(dá)到“等效”的目的．設(shè)計(jì)成兩個(gè)支路，各由一個(gè)開關(guān)控制，則是為了便于操作，避免元件拆裝帶來的麻煩．此類方法簡便實(shí)用，效果明顯，值得我們學(xué)習(xí)和借鑒．