Question

學(xué)校課外活動(dòng)小組要測(cè)量一個(gè)阻值約為數(shù)百歐的電阻．現(xiàn)能找到的器材有：干電池兩節(jié)（電壓恒定）、學(xué)生用電壓表（量程為0～3V、0～15V）、滑動(dòng)變阻器（100Ω 2A）和電阻箱（0～9999Ω 5A）各一個(gè)，開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干．
（1）小華提出，沒(méi)有學(xué)生用電流表（量程為0～0.6A、0～3A），不能直接測(cè)出通過(guò)待測(cè)電阻的電流，無(wú)法用伏安法測(cè)電阻．小明卻認(rèn)為即使找到這種電流表，也不能直接測(cè)出電路中的電流，因?yàn)槔�用現(xiàn)有器材連成電路，即使待測(cè)電阻的阻值只有200Ω，則通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流約為

0.015

A，而這種電流表的最小分度值為

0.02

A，所以無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù)．
（2）于是小明設(shè)計(jì)如圖甲所示的電路，采用等效替代法測(cè)電阻．電路實(shí)物圖部分已連接好，如圖乙所示，請(qǐng)完成實(shí)物圖的連接．要求滑動(dòng)變阻器滑片向右滑時(shí)，變阻器連入電路的電阻增大．
（3）小明在連好電路后，將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端，先閉合開(kāi)關(guān)S和

S₁

，讀出電壓表示數(shù)為U．然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)

S₁

，閉合另一支路上的開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)

電阻箱

（填“電阻箱”或“滑動(dòng)變阻器”），使電壓表示數(shù)仍然為U．因?yàn)殡娫措妷阂欢ǎ�先后兩次電路中的電流相等，所以待測(cè)電阻的阻值等于

電阻箱

（填“電阻箱”或“滑動(dòng)變阻器”）此時(shí)接入電路的電阻．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電路中阻值的最小值，利用歐姆定律求出電流中的最大電流，與電流表的分度值比較即可判斷．
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的一上一下的原則和滑片向右滑時(shí)連入電路的電阻增大的要求判斷出需要連接的接線柱，根據(jù)電源電壓判斷出電壓表應(yīng)選擇的量程，最后將它們相連即可．
（3）根據(jù)等效替代的方法可知：首先把被測(cè)電阻接在A、B 兩點(diǎn)之間，電壓表示數(shù)為U，用電阻箱替代被測(cè)電阻R_x，滑動(dòng)變阻器位置不變，改變電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)還為U，則R_x與此時(shí)電阻箱的阻值相同，據(jù)此進(jìn)行解答．

解答：解：（1）電源是由干電池兩節(jié)（電壓恒定）組成，故電源電壓為1.5V×2=3V；電路中阻值最小時(shí)，是只有待測(cè)電阻連入電路，所以根據(jù)歐姆定律可得：
則通過(guò)待測(cè)電阻的最大電流約為I_大=

U

R小

=

3V

200Ω

=0.015A，
而電流表的量程最小時(shí)0.6A，最小分度值為0.02A，所以無(wú)法準(zhǔn)確讀數(shù)．
（2）由圖可知滑動(dòng)變阻器和電壓表沒(méi)有連接完畢，因電源電壓為3V，所以電壓表量程選擇0～3V；滑動(dòng)變阻器的上接線柱已經(jīng)接好，由于要求滑片向右滑時(shí)連入電路的電阻增大，所以應(yīng)將變阻器滑片左邊的電阻連入電路，即需要連接變阻器右邊的B接線柱，如圖：
．
（3）根據(jù)控制變量法和等效替代方法可知：應(yīng)保持被測(cè)電阻接在A、B 兩點(diǎn)之間的電壓不變；所以將滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端，先閉合開(kāi)關(guān)S和S₁，讀出電壓表示數(shù)為U．然后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₁，閉合另一支路上的開(kāi)關(guān)S₂，保持滑動(dòng)變阻器位置不變，改變電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)仍然為U．因?yàn)殡娫措妷阂欢ǎ�先后兩次電路中的電流相等，所以待測(cè)電阻的阻值等于電阻箱此時(shí)接入電路的電阻．
故答案為：（1）0.015；0.02；（2）圖略；（3）S₁；S₁；電阻箱；電阻箱．

點(diǎn)評(píng)：本題考查電阻箱的合理使用．電阻箱同滑動(dòng)變阻器一樣，它的阻值可以調(diào)節(jié)，但不同的是變阻箱的阻值是可以直接讀出來(lái)的，而滑動(dòng)變阻器則不能．因此，用已知的電阻等效替代未知的電阻，測(cè)量就會(huì)變得非常簡(jiǎn)單．這種方法在物理實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常用到，是我們應(yīng)該掌握的好方法之一．