Question

用如圖所示電路可以測量一個未知電阻的阻值，該電路中R_x為待測電阻，R為電阻箱（符號為  ），S為單刀雙擲開關，R是阻值1000Ω的定值電阻．某同學用該電路進行實驗，主要步驟有：
a．把開關S接到a點，讀出電流表的示數也為I； 
b．根據電路圖連接實物，將電阻箱的阻值調至最大；
c．讀出電阻箱的示數R；
d．把開關S接到b點，讀出電流表的示數也為I．
（1）上述步驟的合理順序是______（只填寫序號）；
（2）電路中接入電阻R的目的是______；
（3）在步驟a中，若電阻箱調節(jié)好后示數如圖b所示，則待測電阻的阻值為______Ω

Answer 1

【答案】分析：替代法的測量思路是等效的思想，本題可以利用電流等效．即先把開關S接a點，讀出電流表的示數為I（此電流為R_x、R共同作用的效果）；然后再把開關S接b點，調節(jié)電阻箱，使電流表的示數仍變?yōu)樵瓉淼臄抵礗（此電流為R、R共同作用的效果）．既然R_x和R共同作用的效果與R、R共同作用的效果相同，則R_x+R=R+R，即R_x=R．這里用電阻箱R等效替代了待測電阻R_x．
解答：解：
（1）根據電路圖，連接實物，將電阻箱的阻值調至最大；然后把開關S接a點，讀出電流表的示數為I（此電流為R_x、R共同作用的效果）；再把開關S接b點，調節(jié)電阻箱，使電流表的示數仍變?yōu)樵瓉淼臄抵礗（此電流為R、R共同作用的效果）；最后讀出電阻箱的示數R．
（2）電路中若沒有R，待測電阻的阻值較小時，會造成電路中電流過大，燒壞電流表和電源，故電路中接入電阻R的目的是保護電路．
（3）根據圖（b）的指針位置可知，R=2×1000Ω+0×100Ω+1×10Ω+0×1Ω=2010Ω；
因為R_x和R共同作用的效果與R、R共同作用的效果相同，
所以R_x+R=R+R，即R_x=R=2010Ω．
故答案為：
（1）b a d c；   
（2）保護電路；   
（3）2010．
點評：本題主要考查的是等效替代的研究方法．等效替代法是指在保證某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、簡單的物理對象、物理過程、物理現象來替代實際的、陌生的、復雜的物理對象、物理過程、物理現象的思想方法．