题目内容

2.李明同学想要测量某个未知电阻R1,他的手边共有仪器如下:
一个电阻箱R   一个滑动变阻器R0  一个灵敏电流计G  一个不计内阻的恒定电源E   开关、导线若干
他首先想到用伏安法或者电表改装知识来设计电路,但发现由于仪器缺乏无法实现.苦恼之余去寻求物理
老师的帮助.老师首先给了他一道习题要求他思考:

(1)如图1,在a、b之间搭一座“电桥”,调节四个变阻箱R1、R2、R3、R4的阻值,当G表为零时(此时也
称为“电桥平衡”),4个电阻之间的关系是:R1R4=R2R3
(2)聪明的李明马上想到了改进自己的实验,他按照以下步骤很快就测出了Rx
A、按图2接好电路,调节R,P为滑动变阻器的滑头,当G表示数为零时,读出此时变阻箱阻值R1
B、将Rx与变阻箱R互换位置,并且控制P不动,再次调节R,直至电桥再次平衡时,读出此时变阻箱阻值R2
C、由以上数据即可得Rx的阻值,其大小为Rx=$\sqrt{{R}_{1}{R}_{2}}$.

分析 (1)根据串并联电路的规律可求得4个电阻之间的关系;
(2)根据“电桥平衡”法确定实验原理及步骤,并根据串并联电路的规律列式求解电阻值.

解答 解:(1)由图可知,要使G中电流为零,其两端的电势差为零;则由串并联电路的规律可知,上下两电路中电阻的比值相等;
即一定有:
$\frac{{R}_{1}}{{R}_{2}}$=$\frac{{R}_{3}}{{R}_{4}}$;
解得:R1R4=R2R3
(2)A、由题意可知,李明采用电桥平衡法进行实验;故应调节R,使G表中电流为零,此时读出R1,则R1与Rx的比值等于滑动变阻器左右两边电阻的比值;
B、应控制P不动,使两边电阻的比值不变;互换Rx与变阻箱R;再次调节R,使电流计读数为零;则也有比值等于左右两边电阻的比值;
C、根据题意有:
$\frac{{R}_{1}}{{R}_{x}}$=$\frac{{R}_{x}}{{R}_{2}}$;
解得:Rx=$\sqrt{{R}_{1}{R}_{2}}$;
故答案为:(1)R1R4=R2R3
(2)A、R;
B、P;R;
C、$\sqrt{{R}_{1}{R}_{2}}$

点评 本题为课本中没有的实验,但只要认真分析题意可以找出实验的具体方法和依据;这也是实验考查一个新的走向,要注意多加训练.

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