Question

（2010?江西模擬）在物理實驗中常用到等效替代法．例如將一個7Ω的電阻替換某支路中2Ω和5Ω串聯的電阻，在其他條件不變時，該條支路中電流不變，說明一個7Ω的電阻與阻值為2Ω和5Ω串聯的電阻對電流的阻礙作用是等效的，因此可用7Ω的電阻替代2Ω和5Ω串聯的電阻．
在用如圖所示電路測量未知電阻的實驗中，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是滑動變阻器，R₀是電阻箱（電阻箱的最大電阻大于R_x）．
（1）根據實驗電路圖把實驗報告中的主要實驗步驟中的空白填齊．
①按電路圖連好電路，并將電阻箱R₀的阻值調至最大；
②閉合開關S₁前，滑片P置于

a

端（填“a”或“b”）；
③閉合開關S₁；
④閉合開關

S₃

，調節P，使電流表指針指在適當的位置，記下此時電流表的示數I；
⑤先斷開開關

S₃

，再閉合開關

S₂

，保持

滑動變阻器

的電阻不變，調節

變阻箱的阻值

，使電流表的示數仍為I；
⑥實驗結果，待測電路R_x的大小為

變阻箱的最后阻值

．
（2）在此實驗中，若將電流表改用電壓表，其他器材不變，在虛線框內畫出用等效替代法測量R_x的實驗電路圖．（要求所設計的電路在連接好后，只能通過開關改變電路連接情況）

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，為了保護電路應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）同樣的道理，將實驗中的電流表換成電壓表，也能用等效替代的方法測出待測電阻的阻值．

解答：解：（1）結合電路圖可以看出，實驗的大致過程是這樣的：按圖連好電路，使電阻箱先調到最大阻值．閉合開關S₁前，滑片P置于圖中的a端，這樣使接入電路的阻值最大，可以保護電路．閉合開關S₁和S₃，此時R_X接入電路，調節滑動變阻器，記下電流表的示數I．再斷開開關S₃閉合S₂，此時變阻箱接入電路，在不改變滑動變阻器的情況下，調節電阻箱，使電流表的示數與先前相同．那么，此時電阻箱的示數就是電阻R_X的阻值．
（2）如圖所示，仿照前一實驗，先閉合開關S₁和S₃，使電壓表保持一定示數并記錄．再斷開開關S₃閉合S₂，在不改變滑動變阻器的情況下，調節電阻箱，使電壓表的示數與先前相同．此時電阻箱的示數就是電阻R_X的阻值．

故答案為：（1）②a；④S₃；⑤S₃，S₂，滑動變阻器，變阻箱的阻值；⑥變阻箱的最后阻值．
（2）如圖．

點評：本題的實驗中，利用電阻箱和等效替代法來測電阻是一大特點，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，這樣才能達到“等效”的目的．設計成兩個支路，各由一個開關控制，則是為了便于操作，避免元件拆裝帶來的麻煩．此類方法簡便實用，效果明顯，值得我們學習和借鑒．