Question

小菲準(zhǔn)備測(cè)一個(gè)未知電阻R_x的阻值．在所需實(shí)驗(yàn)器材中她發(fā)現(xiàn)電壓表壞了，滑動(dòng)變阻器的阻值變化范圍是0-40Ω，電源電壓恒定．她設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)．
（1）當(dāng)S₁、S₃閉合時(shí)，________（填“能”或“不能”）將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最左端，理由是：________；
（2）請(qǐng)按設(shè)計(jì)的電路圖寫(xiě)出測(cè)定未知電阻R_x的實(shí)驗(yàn)步驟：
________．
（3）用所測(cè)的物理量，寫(xiě)出R_x的數(shù)學(xué)表達(dá)式：（可以用相應(yīng)物理量的字母表示）________．

Answer 1

解：（1）當(dāng)同時(shí)閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)直接連接在電源的兩端，所以會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象，電源短路或燒壞電流表或電源損壞，應(yīng)該避免．
（2）實(shí)驗(yàn)步驟：①將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端；
②斷開(kāi)S₂，閉合S₁、S₃，將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至中點(diǎn)，讀出電流表示數(shù)I₁；
③斷開(kāi)S₁，閉合S₂、S₃時(shí)，讀出電流表的示數(shù)I₂．
（3）滑動(dòng)變阻器的滑片滑至中點(diǎn)時(shí)的阻值為R=20Ω，所以電源的電壓為U=I₁R=20I₁；
斷開(kāi)S₁，閉合S₂、S₃時(shí)，電源的電壓為U=I₂R_x；
∵電源的電壓不變
∴R_x的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：R_x=．
故答案為：（1）不能；電源短路（或燒壞電流表或電源損壞）；（2）：①將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至最右端；
②斷開(kāi)S₂，閉合S₁、S₃，將滑動(dòng)變阻器的滑片滑至中點(diǎn)，讀出電流表示數(shù)I₁；③斷開(kāi)S₁，閉合S₂、S₃時(shí)，讀出電流表的示數(shù)I₂；（3）R_I=．
分析：（1）當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S₁、S₃，將滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)至最左端時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)直接連接在電源的兩端，所以會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象．
（2）由圖可知，兩個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái)，因?yàn)椴⒙?lián)電壓相等，只要用電流表分別測(cè)出未知電阻的電流和滑動(dòng)變阻器的電流，就可以根據(jù)電壓U相等，得出電阻R_x的表達(dá)式．
點(diǎn)評(píng)：開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)可以改變電路的結(jié)構(gòu)．解答本題的關(guān)鍵在于要想到利用并聯(lián)電路電壓相等這個(gè)特點(diǎn)，這樣就巧妙的解決了沒(méi)有電壓表的問(wèn)題了．