5. 为测量一个定值电阻的阻值,现利用提供的器材设计两种测量方案,请完成相关实验过程。
【方案一】运用一只电压表、一个阻值为$ R_0 $的定值电阻,测量定值电阻$ R_x $的阻值。
器材:一只电压表、一个阻值为$ R_0 $的定值电阻、电源、开关和导线若干。
按以下实验步骤操作:
步骤一:按照图甲的电路图,连接电路。
步骤二:将电压表
步骤三:将电压表
根据已知量和所测得的物理量,写出$ R_x $的表达式:$ R_x = $
【方案二】运用一只电压表、一个已知最大阻值为$ R $的滑动变阻器,测量定值电阻$ R_x $的阻值。
器材:一只电压表、一个已知最大阻值为$ R $的滑动变阻器、电源、开关和导线若干。
按以下实验步骤操作:
步骤一:按照图乙的电路图,连接电路。
步骤二:将滑动变阻器滑片滑到最左端,闭合开关,读出电压表的示数$ U_x $。
步骤三:将
根据已知量和所测得的物理量,写出$ R_x $的表达式:$ R_x = $
【交流评估】
(1)从实验操作角度看,以上两个方案中,方案
(2)好在

【方案一】运用一只电压表、一个阻值为$ R_0 $的定值电阻,测量定值电阻$ R_x $的阻值。
器材:一只电压表、一个阻值为$ R_0 $的定值电阻、电源、开关和导线若干。
按以下实验步骤操作:
步骤一:按照图甲的电路图,连接电路。
步骤二:将电压表
并联
在$ R_x $两端,闭合开关,读出电压表的示数$ U_x $。步骤三:将电压表
并联
在$ R_0 $两端,闭合开关,读出电压表的示数$ U_0 $。根据已知量和所测得的物理量,写出$ R_x $的表达式:$ R_x = $
$\dfrac{U_x}{U_0}R_0$
(用已知量和测量量表示)。【方案二】运用一只电压表、一个已知最大阻值为$ R $的滑动变阻器,测量定值电阻$ R_x $的阻值。
器材:一只电压表、一个已知最大阻值为$ R $的滑动变阻器、电源、开关和导线若干。
按以下实验步骤操作:
步骤一:按照图乙的电路图,连接电路。
步骤二:将滑动变阻器滑片滑到最左端,闭合开关,读出电压表的示数$ U_x $。
步骤三:将
滑动变阻器滑片滑到最右端
,闭合开关,读出电压表的示数$ U $。根据已知量和所测得的物理量,写出$ R_x $的表达式:$ R_x = $
$\dfrac{U_x R}{U-U_x}$
(用已知量和测量量表示)。【交流评估】
(1)从实验操作角度看,以上两个方案中,方案
二
更好。(2)好在
方案二中在测量电压时不需要换接电压表,测量电压更方便
(写出一条即可)。答案
【方案一】并联;并联;$\dfrac{U_x}{U_0}R_0$
【方案二】滑动变阻器滑片滑到最右端;$\dfrac{U_x R}{U-U_x}$
【交流评估】(1)二
(2)方案二中在测量电压时不需要换接电压表,测量电压更方便
【方案二】滑动变阻器滑片滑到最右端;$\dfrac{U_x R}{U-U_x}$
【交流评估】(1)二
(2)方案二中在测量电压时不需要换接电压表,测量电压更方便
6. ★★★ 小荣利用图甲电路测量一未知电阻 $ R_x $ 的阻值,将 $ R_x $ 正确接入电路,但发现无论如何移动滑片P,电流表示数几乎为0,电压表示数接近3 V,经判断得知 $ R_x $ 阻值较大,利用该电路无法测出 $ R_x $ 阻值。小荣查阅资料获知,电压表相当于一个能显示自身两端电压的定值电阻,且阻值较大,于是他找了一个2 kΩ的定值电阻 $ R_0 $,设计了如图乙所示电路,电源电压恒为3 V。闭合开关S,并进行了以下操作:

(1)$ S_1 $ 接1时,记录电压表示数为2.5 V。
(2)$ S_1 $ 接2时,记录电压表示数为2 V。
(3)计算待测电阻 $ R_x = $
(1)$ S_1 $ 接1时,记录电压表示数为2.5 V。
(2)$ S_1 $ 接2时,记录电压表示数为2 V。
(3)计算待测电阻 $ R_x = $
5 000
Ω。答案
(3)5 000
【点拨】电源电压恒为3 V,S闭合,$\mathrm{S_1}$接1时,定值电阻$R_0$与电压表串联,电压表示数为2.5 V,由串联电路的电压规律可知,定值电阻$R_0$两端的电压$U_0=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$,由串联分压原理可知,电压表内阻$R_\mathrm{v}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{V}}×2\ 000\ \Omega=10\ 000\ \Omega$;$\mathrm{S_1}$接2时,待测电阻与电压表串联,电压表示数为2 V;由串联电路的电压规律可知,待测电阻两端的电压$U_x'=3\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$,由串联分压原理可知,$R_x=\dfrac{1\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{V}}×10\ 000\ \Omega=5\ 000\ \Omega$。
【点拨】电源电压恒为3 V,S闭合,$\mathrm{S_1}$接1时,定值电阻$R_0$与电压表串联,电压表示数为2.5 V,由串联电路的电压规律可知,定值电阻$R_0$两端的电压$U_0=3\ \mathrm{V}-2.5\ \mathrm{V}=0.5\ \mathrm{V}$,由串联分压原理可知,电压表内阻$R_\mathrm{v}=\dfrac{2.5\ \mathrm{V}}{0.5\ \mathrm{V}}×2\ 000\ \Omega=10\ 000\ \Omega$;$\mathrm{S_1}$接2时,待测电阻与电压表串联,电压表示数为2 V;由串联电路的电压规律可知,待测电阻两端的电压$U_x'=3\ \mathrm{V}-2\ \mathrm{V}=1\ \mathrm{V}$,由串联分压原理可知,$R_x=\dfrac{1\ \mathrm{V}}{2\ \mathrm{V}}×10\ 000\ \Omega=5\ 000\ \Omega$。
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