Question

12．小華手邊沒有電流表她想利用一只電壓表和阻值已知的電阻R₀測量電阻R_X的阻值．小華選擇了滿足實驗要求的器材，并連接了部分電路，如圖所示，．在只允許接一次電路的情況下，小華完成了該實驗．
（1）請你根據要求，用筆畫線代替導線來完成實驗電路的連接（導線不許交叉）．
（2）寫出你所設計的電路的主要測量步驟：a、當閉合開關S₁斷開開關S₂，電路是串聯電路，電壓表測R₀兩端的電壓，則電壓表的示數為U₁；
b、閉合開關S₁、S₂時，電路為R₀的簡單電路，電壓表測電源的電壓，則電壓表的示數為U₂．
（3）請你用所測的物理量和電阻R₀的阻值表示電阻R_x的阻值，則R_x=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$R₀．

Answer 1

分析 （1）通過題意分析，用一塊電壓表來測量電阻R_x是要通過開關的通斷來改變電路的性質，從而表示出R_x兩端的電壓和它的電流，再利用歐姆定律求出電阻．因此，開關S₂要與R_x并聯，電壓表應與R₀并聯；
（2）當開關S₂斷開時，電路為串聯電路，電壓表測R₀兩端的電壓；當開關S₂閉合時，電路中只有R₀工作，電壓表測電源的電壓；
（3）根據串聯電路的特點結合歐姆定律得出等式，即可得出R_x的表達式．

解答 解：（1）由題意可知，開關S₂與R_x并聯，電壓表與R₀并聯，如下圖所示；

（2）實驗步驟：
a、當閉合開關S₁斷開開關S₂，電路是串聯電路，電壓表測R₀兩端的電壓，則電壓表的示數為U₁；
b、閉合開關S₁、S₂時，電路為R₀的簡單電路，電壓表測電源的電壓，則電壓表的示數為U₂；
（3）R_x兩端的電壓：U_x=U₂-U₁，
因為串聯電路各處的電流相等，故有
$\frac{{U}_{1}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{R}_{x}}$
解得：R_x=$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$R₀．
故答案為：（1）見上圖；（2）a、當閉合開關S₁斷開開關S₂，電路是串聯電路，電壓表測R₀兩端的電壓，則電壓表的示數為U₁；b、閉合開關S₁、S₂時，電路為R₀的簡單電路，電壓表測電源的電壓，則電壓表的示數為U₂；（3）$\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}$R₀．

點評 本題考查學生識別電路和設計電路的能力，會根據要求連接實物電路，并會熟練應用串聯電路的特點和歐姆定律是解決本題的關鍵．