Question

6．在物理實(shí)驗(yàn)中常用到等效替代法．例如將一個(gè)10Ω的電阻替換某電路中串聯(lián)的兩個(gè)5Ω的電阻，在其他條件不變的情況下，該電路中電流不變，說明一個(gè)10Ω的電阻與兩個(gè)串聯(lián)5Ω的電阻對電流的阻礙作用是等效的，所以可以用一個(gè)10Ω的電阻替代兩個(gè)串聯(lián)5Ω的電阻．小明利用等效替代的思想來測量待測電阻R_x的阻值，如圖甲所示．
（l）下面是小明的實(shí)驗(yàn)過程：
①按照電路圖連接好電路，并將電阻箱R₀的阻值調(diào)到最大；
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)電阻箱的阻值R₀．使電流表的示數(shù)仍為I，此時(shí)電阻箱的阻值等于待測電阻Rx的阻值．
（2）在此實(shí)驗(yàn)中，若將電流表改用電壓表，其他器材不變，請?jiān)谔摼�框內(nèi)（乙）畫出用等效替代法測量Rx電阻的實(shí)驗(yàn)電路圖．（要求所設(shè)計(jì)的電路在連接后，只能通過開關(guān)改變電路連接情況）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)等效替代法及歐姆定律的知識，當(dāng)電阻箱的電阻與待測電阻的阻值相等時(shí)，電路中電流不變；
（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）在伏安法測電阻，或是等效法測電阻時(shí)，滑動(dòng)變阻器即起保護(hù)電路的作用，又可調(diào)節(jié)電路．
①在圖示電路中，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應(yīng)置于a端，使電阻R值最大．
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)奈恢茫�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R的電阻不變，調(diào)節(jié)R₀，使電流表的示數(shù)仍為I．則此時(shí)R₀=R_x；
（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(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；電阻箱的阻值R₀；（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(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器即起保護(hù)電路的作用，又可調(diào)節(jié)電路．