典题11(多选)某同学只用一个电表和已知阻值为$R_0$的定值电阻(或最大阻值为$R_0$的滑动变阻器)测量未知电阻$R_x$的阻值,图12-7-13中不能测出$R_x$阻值的电路图是(

图12-7-13
AD
)。图12-7-13
答案
AD
解析
【分析】要测量未知电阻$R_x$的阻值,需利用欧姆定律,结合串并联电路的电压、电流规律,通过电表测量的已知量(电压、电流)与已知电阻$R_0$的关系推导$R_x$。需逐个分析各电路图能否获取足够的电压、电流信息来计算$R_x$。
【解析】
图A:$R_x$与滑动变阻器$R_0$串联,电压表仅测$R_0$两端电压,无电流表,无法得到串联电路的电流,也未知电源电压,无法计算$R_x$,不能测出$R_x$。
图B:$R_x$与$R_0$串联,电流表测电路电流。移动滑动变阻器改变$R_0$阻值,得到两组电流值,根据电源电压不变,$U=I_1(R_x+R_{01})=I_2(R_x+R_{02})$,可解出$R_x$,能测出$R_x$。
图C:S闭合、$S_1$断开时,$R_x$与$R_0$串联,电流表测电流$I_1$,电源电压$U=I_1(R_x+R_0)$;$S_1$闭合时,$R_x$被短路,仅$R_0$接入电路,电流$I_2$,$U=I_2R_0$,联立两式可求出$R_x$,能测出$R_x$。
图D:$R_x$与$R_0$并联,电压表无论$S_1$是否闭合,均测电源电压,无法得到$R_x$和$R_0$的电流,也无电流表,无法计算$R_x$,不能测出$R_x$。
综上,不能测出$R_x$的是A、D。
【答案】AD
【知识点】欧姆定律应用、串并联电路特点、伏安法测电阻
【点评】本题考查利用已知电阻和电表测量未知电阻的实验,需掌握串并联电路的规律,结合欧姆定律分析各电路能否获取必要的物理量,是电学实验的典型题型。
【难度系数】0.5
【解析】
图A:$R_x$与滑动变阻器$R_0$串联,电压表仅测$R_0$两端电压,无电流表,无法得到串联电路的电流,也未知电源电压,无法计算$R_x$,不能测出$R_x$。
图B:$R_x$与$R_0$串联,电流表测电路电流。移动滑动变阻器改变$R_0$阻值,得到两组电流值,根据电源电压不变,$U=I_1(R_x+R_{01})=I_2(R_x+R_{02})$,可解出$R_x$,能测出$R_x$。
图C:S闭合、$S_1$断开时,$R_x$与$R_0$串联,电流表测电流$I_1$,电源电压$U=I_1(R_x+R_0)$;$S_1$闭合时,$R_x$被短路,仅$R_0$接入电路,电流$I_2$,$U=I_2R_0$,联立两式可求出$R_x$,能测出$R_x$。
图D:$R_x$与$R_0$并联,电压表无论$S_1$是否闭合,均测电源电压,无法得到$R_x$和$R_0$的电流,也无电流表,无法计算$R_x$,不能测出$R_x$。
综上,不能测出$R_x$的是A、D。
【答案】AD
【知识点】欧姆定律应用、串并联电路特点、伏安法测电阻
【点评】本题考查利用已知电阻和电表测量未知电阻的实验,需掌握串并联电路的规律,结合欧姆定律分析各电路能否获取必要的物理量,是电学实验的典型题型。
【难度系数】0.5
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