Question

小新用如图甲所示的电路测量一个未知电阻的阻值，其中R_x为待测电阻，R为电阻箱（符号为），S为单刀双掷开关，R₀为定值电阻．他用该电路进行实验，主要骤有：A．把开关S接b点，调节电阻箱，使电流表的示数为I；B．读出电阻箱的示数R；C．把开关S接a点，读出电流表的示数为I；D．根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大．
（1）上述步骤的合理顺序是______ （只需填写序号）．
（2）步骤A中电阻箱调好后示数如图乙所示，若R₀的阻值为1OΩ，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______（选填“控制变量法“或“等效替代法“）．

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．实验步骤为：D、C、A、B．
（2）由图乙所示可知，电阻箱示数为R=0×1000Ω+0×100Ω+4×10Ω+7×1Ω=47Ω，
因为R_x和R₀共同作用的效果与R、R₀共同作用的效果相同，所以R_x+R₀=R+R₀，即R_x=R=47Ω．
（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）D、C、A、B；（2）47；（3）等效替换法．
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．测量方法突破常规思维，非常独特、新颖
点评：此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．