如图,甲、乙电路是某个实验小组利用“等效替代”的思想设计的测量电阻Rx阻值的两个电路图(其中R为电阻箱,也是一种变阻器,它优越于滑动变阻器的地方是:每次调节完毕都可以读出连入电路中电阻值的大小).老师看了他们设计的这两个方案,告诉他们两个方案中有一个可行,另一个不可行,不可行方案在原基础上经过一定的改进后会变得可行.
请你评价甲、乙两个电路的设计方案,要求:
(1)对可行方案简要写出实验步骤.
(2)对不可行方案说明理由,并在其基础上加以改进,使方案可行.(画出改进后的电路图即可,注意要仍满足“等效替代”的设计思想)
甲方案:
乙方案:
解:(1)甲实验方案可行.
实验步骤为:A.根据电路图,连接实物,将电阻箱的阻值调至最大,滑动变阻器的滑片移到适当位置处.
B.把开关S接a点,读出电流表的示数为I.
C.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数与步骤B中电流表的示数相同.
(2)由等效替代法可知,当开关接1时,读出电压表的示数;然后保持滑动变阻器接入电路的阻值保持不变开关接2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数相同,说明待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是等效电阻,即可得到待测电阻的大小.
(1)由甲电路图可知,当开关接1时,电路为Rx的简单电路,电流表测电路中的电流,读出此时电流表的示数;开关接2时,电路为R的简单电路,电流表测电路中的电流,调节电阻箱,使电流表的示数不变,则此时电阻箱的示数即为Rx的阻值,故此方案可行,据此写出实验步骤.由图乙可知,电压表测电源的电压,无法直接或间接测出通过Rx的电流,故此方案不可行.
(2)在乙图的基础上添加一滑动变阻器,电压表测R或Rx两端的电压;由等效替代法可知,当开关接1时,读出电压表的示数;然后保持滑动变阻器接入电路的阻值保持不变开关接2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数相同,说明待测电阻Rx和电阻箱R0的阻值是等效电阻,即可得到待测电阻的大小.
点评:本题考查了滑动变阻器的作用、转换法和控制变量法,解决本题的关键是理解等效替代法的思想.
联系生活——学习物理妙招:液化:“白气”不是水蒸气,水气液化小雾滴,雾露石油液化气,蒸气汤手更厉害。