Question

3．用如圖所示電路測量未知電阻，在這個測量實驗中，采用的物理實驗方法是等效代替法．其中R_X是待測電阻，R₀是電阻箱，電阻箱的最大值大于R_X．
（1）實驗的主要步驟是：
①按照電路圖連接電路，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”、“b”）
③閉合開關(guān)S₁
④再閉合開關(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，保持滑動變阻器的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電流表的示數(shù)仍為I．
⑥R_X的阻值為此時R₀的阻值．
（2）在此實驗中，若將電流表改用電壓表，其他器材不變，畫出用等效替代法測量R_X電阻的實驗電路圖．要求所設(shè)計的電路在連接好后，只能通過開關(guān)來改變電路的連接情況．

Answer 1

分析 （1）在本題的實驗中，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．實驗前，為了保護(hù)電路應(yīng)將滑動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，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）①按照電路圖連接電路，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再閉合開關(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，保持滑動變阻器的電阻不變，調(diào)節(jié)電阻箱阻值，使電流表的示數(shù)仍為I；
⑥R_X的阻值為此時R₀的阻值．
（2）把電壓表與待測電阻、變阻箱并聯(lián)，先閉合開關(guān)S₁，再閉合開關(guān)S₃，調(diào)節(jié)滑動變阻器，讀出電壓表的示數(shù)；斷開開關(guān)S₃閉合開關(guān)S₂時，調(diào)節(jié)變阻器的阻值使兩次電壓表的示數(shù)相同，此時變阻箱的阻值即為待測電阻的大小，實驗電路圖如圖所示：

故答案為：等效代替；
（1）②a；⑤滑動變阻器；電阻箱阻值；⑥此時R₀的阻值；
（2）如上圖所示．

點(diǎn)評 本題沒有直接考查伏安法測電阻的原理歐姆定律，而是結(jié)合歐姆定律通過等效替代法測待測電阻和已知電阻的電壓或電流，從而間接測出的阻值；注意實驗中，滑動變阻器即起保護(hù)電路的作用，又可調(diào)節(jié)電路．