9. 小马设计了如图所示的电路, 测出了 $R_x$ 的阻值. 图中电源电压未知, $R_0$ 是滑动变阻器, $R$ 是电阻箱(可连续调节电阻值的大小, 且能读数), 其调节范围为$0∼999.9\Omega$, A 是电流表(刻度有些模糊), S 和 $S_1$ 分别是单刀双掷开关和单刀开关. 请完成下列实验步骤.

(1)先断开开关$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_1$, 将电阻箱$R$的阻值调至最大.
(2)将开关$\mathrm{S}$拨向接点1, 闭合$\mathrm{S}_1$, 调节
(3)然后将开关$\mathrm{S}$拨向接点2, 调节
(4)多次重复上述过程, 计算电阻箱$R$读数的
(1)先断开开关$\mathrm{S}$、$\mathrm{S}_1$, 将电阻箱$R$的阻值调至最大.
(2)将开关$\mathrm{S}$拨向接点1, 闭合$\mathrm{S}_1$, 调节
$R_0$
(填“$R$”或“$R_0$”), 使电流表的指针偏转到适当位置, 标记电流表指针的位置.(3)然后将开关$\mathrm{S}$拨向接点2, 调节
$R$
(填“$R$”或“$R_0$”), 使电流表的指针偏转到标记处
,记下电阻箱$R$的阻值.(4)多次重复上述过程, 计算电阻箱$R$读数的
平均值
, 即为被测电阻$R_x$的阻值.答案
9.(2)$R_0$ (3)$R$ 标记处 (4)平均值
解析
【分析】
这道题采用等效替代法测量未知电阻$R_x$的阻值,解题思路如下:首先明确等效替代的核心逻辑:用可直接读数的电阻箱替代待测电阻,保证两次电路的电流完全一致,在滑动变阻器接入阻值不变的前提下,待测电阻的阻值就和电阻箱此时的阻值相等。第二步操作中,开关拨向接点1时接入待测电阻$R_x$,电阻箱并未接入电路,因此只能调节滑动变阻器$R_0$,让电流表指针到合适位置做标记。第三步操作中,开关拨向接点2后接入电阻箱,此时要保持滑动变阻器$R_0$的位置不变,调节电阻箱的阻值,让电流表回到之前的标记位置,就能实现等效替代。最后多次测量取平均值,减小实验偶然误差。
【解析】
(2) 将开关$\mathrm{S}$拨向接点1,闭合$\mathrm{S}_1$时,电路为$R_x$与滑动变阻器$R_0$串联,电阻箱$R$未接入当前回路,因此需要调节$R_0$,使电流表指针偏转到适当位置并标记。
(3) 将开关$\mathrm{S}$拨向接点2后,电路为电阻箱$R$与滑动变阻器$R_0$串联,保持$R_0$的滑片位置不变,调节电阻箱$R$的阻值,使电流表的指针偏转到之前的标记处,此时两次电路电源电压相同、电流相同,总电阻相等,因此$R_x$的阻值等于此时电阻箱$R$的阻值。
(4) 多次重复上述过程,计算电阻箱$R$读数的平均值,可以减小实验的偶然误差,得到更准确的待测电阻阻值。
【答案】
(2)$R_0$ (3)$R$ 标记处 (4)平均值
【知识点】
等效替代法测电阻;欧姆定律应用;多次测量减小误差
【点评】
本题避开了常规伏安法需要电流表准确读数的限制,用标记电流+电阻箱等效替代的巧妙设计完成未知电阻测量,重点考察对等效替代实验逻辑的理解,解题的核心是明确两次操作中滑动变阻器接入阻值不能改变,这是等效关系成立的前提。
【难度系数】
0.7
这道题采用等效替代法测量未知电阻$R_x$的阻值,解题思路如下:首先明确等效替代的核心逻辑:用可直接读数的电阻箱替代待测电阻,保证两次电路的电流完全一致,在滑动变阻器接入阻值不变的前提下,待测电阻的阻值就和电阻箱此时的阻值相等。第二步操作中,开关拨向接点1时接入待测电阻$R_x$,电阻箱并未接入电路,因此只能调节滑动变阻器$R_0$,让电流表指针到合适位置做标记。第三步操作中,开关拨向接点2后接入电阻箱,此时要保持滑动变阻器$R_0$的位置不变,调节电阻箱的阻值,让电流表回到之前的标记位置,就能实现等效替代。最后多次测量取平均值,减小实验偶然误差。
【解析】
(2) 将开关$\mathrm{S}$拨向接点1,闭合$\mathrm{S}_1$时,电路为$R_x$与滑动变阻器$R_0$串联,电阻箱$R$未接入当前回路,因此需要调节$R_0$,使电流表指针偏转到适当位置并标记。
(3) 将开关$\mathrm{S}$拨向接点2后,电路为电阻箱$R$与滑动变阻器$R_0$串联,保持$R_0$的滑片位置不变,调节电阻箱$R$的阻值,使电流表的指针偏转到之前的标记处,此时两次电路电源电压相同、电流相同,总电阻相等,因此$R_x$的阻值等于此时电阻箱$R$的阻值。
(4) 多次重复上述过程,计算电阻箱$R$读数的平均值,可以减小实验的偶然误差,得到更准确的待测电阻阻值。
【答案】
(2)$R_0$ (3)$R$ 标记处 (4)平均值
【知识点】
等效替代法测电阻;欧姆定律应用;多次测量减小误差
【点评】
本题避开了常规伏安法需要电流表准确读数的限制,用标记电流+电阻箱等效替代的巧妙设计完成未知电阻测量,重点考察对等效替代实验逻辑的理解,解题的核心是明确两次操作中滑动变阻器接入阻值不能改变,这是等效关系成立的前提。
【难度系数】
0.7
登录