Question

1．在物理实验中常用到等效替代法．例如将一个7Ω的电阻替换某支路中2Ω和5Ω串联的电阻，在其他条件不变的情况下，该支路中电流不变，说明一个7Ω的电阻与阻值为2Ω和5Ω串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所以可用7Ω的电阻替代2Ω和5Ω串联的电阻．在用如图1所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等效替代法．其中R_x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R₀是电阻箱（电阻箱的最大电阻值大于R_x）

（1）请根据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐．
①按电路图连好电路，并将电阻箱R₀的阻值调至最大．
②闭合开关S₁前，滑片P置于a端．（选填“a”或“b”）
③闭合开关S₁．
④闭合开关S₃，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I．
⑤先断开开关S₃，再闭合开关S₂，保持滑动变阻器R的电阻不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I．
（2）在此实验中，若将电流表改为电压表，其他器材不变，在图2虚线框内画出用等效替代法测量R_x电阻的实验电路图．（要求所设计的电路在连接好后，只能通过开关改变电路连接情况）

Answer 1

分析 （1）在本题的实验中，等效替代就是在电路其他条件不变的情况下，用可以直接读出阻值的变阻箱来等效替代待测电阻．实验前，为了保护电路应将滑动变阻器的滑片置于最大阻值处，先使R_x接入电路，后使电阻箱接入电路，使前后两次电路中的电流、滑动变阻器滑片的位置不变，这样就可以通过电阻箱得出待测电阻的阻值了．
（2）根据等效替代法可知，当待测电阻两端的电压和变阻箱两端的电压相等时，待测电阻的阻值和变阻箱的阻值相等；因只能通过开关改变电路连接情况，所以把电压表与待测电阻、变阻箱并联．

解答 解：（1）实验步骤：
①按电路图连好电路，并将电阻箱R₀的阻值调至最大．
②闭合开关S₁前，滑片P置于a端．
③闭合开关S₁．
④闭合开关S₃，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I．
⑤先断开开关S₃，再闭合开关S₂，保持滑动变阻器R的电阻不变，调节电阻箱，使电流表的示数仍为I．
（2）把电压表与待测电阻、变阻箱并联，闭合开关S₃时，调节滑动变阻器，读出电压表的示数；
断开开关S₃闭合开关S₂时，调节变阻器的阻值使两次电压表的示数相同，此时变阻箱的阻值即为待测电阻的大小，
实验电路图如图所示：

故答案为：
（1）②a；④S₃；⑤S₃；S₂；滑动变阻器R；电阻箱；
（2）如上图所示．

点评 本题的实验中，利用电阻箱和等效替代法来测电阻是一大特点，无论是借助一块电流表还是电压表，目的都是为了使电路中的其他条件不变，这样才能达到“等效”的目的．设计成两个支路，各由一个开关控制，则是为了便于操作，避免元件拆装带来的麻烦．此类方法简便实用，效果明显，值得我们学习和借鉴．