Question

5．在测定一个未知电阻Rx的阻值时，小明和小亮设计了如图甲所示的实验电路，其中R₁是电阻箱，S₁为单刀双掷开关．

（1）闭合开关S后，把开关S₁接到触点1，调节滑动变阻器R，使电压表有个合适的示数U；把开关S₁接到触点2后，小明和小亮采取了不同的实验操作．
小明的操作：保持滑片P的位置不变，只调节电阻箱R₁，直到电压表示数为U；
小亮的操作：同时调节滑动变阻器R和电阻箱R₁，直到电压表示数为U．
你认为两人的操作中，小明 的操作是正确的．
（2）选择正确的实验操作后，电阻箱R₁上各旋钮的位置如图乙所示，其读数为108Ω，则待测电阻Rx的阻值应为108Ω．
（3）下列实验中，所用方法与上述相同的是A
A．探究二力的合成时，用合力来代替两个力的作用效果
B．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，保持压力一定
C．探究力与运动的关系时，推理出小车在不受力时的运动情况
D．探究液体内部的压强时，用U形管两侧液面高度差来体现液体压强的大小．

Answer 1

分析 （1）本实验采用等效替代的方法测R_X的阻值；S₁接触点1，移动滑动变阻器，使电压表示数为U；S₁接触点2，保持滑动变阻器滑片位置不变，调节电阻箱，使电压表示数为U，此时R_X与电阻箱连入电路的阻值相同．
（2）电阻箱连入电路的示数为“旋钮对应数字×倍数”之和．
（3）物理上探究物理规律应用的方法很多，有等效替代法、控制变量法、推理法、转换法、模型法、类比法等等．

解答 解：（1）S闭合，S₁接触1时，调节滑动变阻器，滑动变阻器连入电路阻值为R_滑．
电压表示数为U，所以，$\frac{{R}_{x}}{{R}_{滑}+{R}_{x}}$=$\frac{U}{{U}_{总}}$---①
S₁接触2时，只调节电阻箱，电压表示数为U，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{滑}+{R}_{1}}$=$\frac{U}{{U}_{总}}$---②
S₁接触2时，调节电阻箱与滑动变阻器，电压表示数为U，$\frac{{R}_{1}}{{R}_{滑}′+{R}_{1}}$=$\frac{U}{{U}_{总}}$---③
由①②式得：
$\frac{{R}_{x}}{{R}_{滑}+{R}_{x}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{滑}+{R}_{1}}$，R_滑不变，R_X=R₁．
由①③式得：
$\frac{{R}_{x}}{{R}_{滑}+{R}_{x}}$=$\frac{{R}_{1}}{{R}_{滑}′+{R}_{1}}$
R_滑′＞R_滑时，R₁＞R_X，
R_滑′＜R_滑时，R₁＜R_X，
所以小明操作正确．
（2）电阻箱的电阻为：R₁=1×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=108Ω．所以，R_X=R₁=108Ω．
（3）本实验采用等效替代的方法测R_X的阻值；
A．探究二力的合成时，用合力来代替两个力的作用效果，是等效替代法．
B．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，保持压力一定，是控制变量法．
C．探究力与运动的关系时，推理出小车在不受力时的运动情况，是推理法．
D．探究液体内部的压强时，用U型管两侧液面的高度差来体现液体压强的大小，是转换法．
故选A．
故答案为：（1）小明；（2）108；108；（3）A．

点评 （1）掌握物理常用的物理探究方法．等效替代法、控制变量法、推理法、转换法、模型法、类比法是初中物理常用的方法．（2）在辨别小明与小亮的操作方法时，容易混淆．R_X与R₁电压之比相同，电阻之比相同，但是R_X与R₁不一定相同．