Question

某同學所在的學習小組，在測定未知電阻R_x的實驗中，手邊只有一個未知電壓的電源、一個阻值已知的定值電阻R₀、一只電流表、4個開關(guān)、一個待測電阻R_x和若干導(dǎo)線，缺少一只電壓表．學習小組決定：“只用現(xiàn)有器材，在不拆卸電流表的條件下，設(shè)計實驗電路圖．”小組成員設(shè)計出了能滿足上述要求的實驗電路如圖所示．
（1）請你根據(jù)這個電路圖，寫出測量R_x的實驗步驟：
（2）被測電阻的表達式R_x=______；
（3）在不增加實驗器材的條件下，你對這個實驗電路圖的改進建議是：
（4）請根據(jù)你的建議，在虛線框內(nèi)畫出你重新設(shè)計的電路圖．

Answer 1

解：（1）①斷開S₁、S₄，閉合S₂、S₃，測出通過R₀中的電流I₀；
②斷開S₂、S₃，閉合S₁、S₄，測出通過R_x中的電流I_x．
（2）R_x===；
（3）去掉兩個開關(guān)，便于操作．
（4）使兩個電阻并聯(lián)，S₁與R_x串聯(lián)，電流表與R₀并聯(lián)，開關(guān)S₂連接兩條支路，可使電流表測量R₀所在的支路電流和干路電流，如圖所示：

分析：（1）根據(jù)開關(guān)的不同組合，測量支路R₀中的電流和R_x中的電流，再根據(jù)公式R=得出其電阻值，據(jù)此設(shè)計實驗步驟；
（2）根據(jù)測量值，根據(jù)R=得出其電阻值；
（3）利用兩個開關(guān)的不同狀態(tài)，并可測量出位置電阻的阻值；
（4）根據(jù)兩個開關(guān)的不同狀態(tài)，測量支路R₀中的電流和干路電流，根據(jù)并聯(lián)電路電流的特點求出通過R_x中的電流，最后根據(jù)公式R=也可得出其電阻值，據(jù)此設(shè)計實驗電路圖．
點評：此題考查了測量電阻的方法，要掌握測量原理R=，若沒有電壓表，則用電流表和定值電阻來代替電壓表；若沒有電流表，則用定值電阻與電壓表來代替電流表．