用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中Rx为待测电阻,R为电阻箱(符号为),S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.某同学用该电阻进行实验,主要步骤有:
A、把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I
B、读出电阻箱的示数R
C、把开关S接a点,读出电流表的示数为I
D、根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大
(1)上述步骤的合理顺序是________(只需填写序号).
(2)步骤A中电阻箱调节好后示数如图乙所示,则它的示数为________Ω.若已知R0的阻值为1OΩ,则待测电阻的阻值为________Ω.
(3)本实验所采用的物理思想方法可称为________(选填:“控制变量法”或“等效替代法”).
解:(1)根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大;然后把开关S接a点,读出电流表的示数为I(此电流为Rx、R0共同作用的效果);再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍变为原来的数值I(此电流为R、R0共同作用的效果);最后读出电阻箱的示数R.
故答案为:DCAB.
(2)根据图乙中左下角的指针位置可知,4×10=40Ω;根据图乙中右下角的指针位置可知,7×1=7Ω.
由此可知,步骤A中电阻箱调节好后示数为40Ω+7Ω=47Ω;
因为Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,
所以Rx+R0=R+R0,即Rx=R=47Ω.
故答案为:47;47.
(3)Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,则Rx+R0=R+R0,即Rx=R.
这里用电阻箱R等效替代了待测电阻Rx.
故答案为:等效替换法.
替代法的测量思路是等效的思想,本题可以利用电流等效.即先把开关S接a点,读出电流表的示数为I(此电流为Rx、R0共同作用的效果);然后再把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍变为原来的数值I(此电流为R、R0共同作用的效果).既然Rx和R0共同作用的效果与R、R0共同作用的效果相同,则Rx+R0=R+R0,即Rx=R.这里用电阻箱R等效替代了待测电阻Rx.测量方法突破常规思维,非常独特、新颖.
点评:此题主要考查的是等效替代的研究方法.等效替代法是指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法.