Question

用如图（a）所示电路可以测量一个未知电阻的阻值，该电路中R_x为待测电阻，R为电阻箱（符号为 ），S为单刀双掷开关，R₀是阻值1000Ω的定值电阻．某同学用该电路进行实验，主要步骤有：a．把开关S接到a点，读出电流表的示数也为I；
b．根据电路图连接实物，将电阻箱的阻值调至最大；
c．读出电阻箱的示数R；
d．把开关S接到b点，读出电流表的示数也为I．
（1）上述步骤的合理顺序是______（只填写序号）；
（2）在步骤a中，若电阻箱调节好后示数如图（b）所示，则待测电阻的阻值为______Ω
（3）本实验所采用的物理思想方法可称为______（填“控制变量法”或“等效代替法”）

Answer 1

解：（1）根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大；然后把开关S接a点，读出电流表的示数为I（此电流为R_x、R₀共同作用的效果）；再把开关S接b点，调节电阻箱，使电流表的示数仍变为原来的数值I（此电流为R、R₀共同作用的效果）；最后读出电阻箱的示数R，故实验步骤是b、a、d、c．
（2）由图（b）所示可知，电阻阻值R=2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+0×1Ω=2010Ω；
（3）R_x和R₀共同作用的效果与R、R₀共同作用的效果相同，则R_x+R₀=R+R₀，即R_x=R．
这里用电阻箱R等效替代了待测电阻R_x．
故答案为：（1）b、a、d、c；（2）2010；（3）等效替代法．
分析：替代法的测量思路是等效的思想，本题可以利用电流等效．即先把开关S接a点，读出电流表的示数为I（此电流为R_x、R₀共同作用的效果）；然后再把开关S接b点，调节电阻箱，使电流表的示数仍变为原来的数值I（此电流为R、R₀共同作用的效果）．既然R_x和R₀共同作用的效果与R、R₀共同作用的效果相同，则R_x+R₀=R+R₀，即R_x=R．这里用电阻箱R等效替代了待测电阻R_x．
点评：本题主要考查的是等效替代的研究方法．等效替代法是指在保证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法．