Question

（2013?威海模擬）某實驗研究小組利用下列器材設計出了如圖所示的實驗原理圖
a．電源（電動勢E和內電阻r未知）
b．電流表A（內阻未知）
c．電壓表V（內阻未知）
d．待測電阻R_x，電阻箱R₁，R₂
e．單刀單擲開關S₁，單刀雙擲開關S₂
f．導線若干
該實驗小組根據(jù)上面的實驗原理圖對電阻R_x、電源電動勢E和內阻r的值進行了測量．請完成下列填空．
①將R₂調到最大值，閉合S₁，將S₂接到1位置，調節(jié)R₂，使電流表A有較大的示數(shù)I₁．
②保持S₁閉合，將S₂接到2位置，保證電阻箱

R

2

的阻值不變，調節(jié)電阻箱

R

1

，使電流表A的示數(shù)仍然等于I₁．
③讀出電阻箱R₁的阻值R₁，則R_x=

R

1

④當開關S₁閉合，S₂接到2時，調節(jié)R₁，記錄A、V、R₂的示數(shù)分別為I₂、U、R₂，保持R₂值不變，再次調節(jié)R₁，記錄 A、V的另一組示數(shù)分別為

I

′ 2

、U′．
⑤電源電動勢E=

U ′   I   2 - UI ′ 2

I   2 -I ′ 2

，內電阻r=

U ′   -U

I   2 -I ′ 2

-

R

2

．（請用題中給出的I₂、U、R₂、

I

′ 2

、U′字母表示）
⑥測得的電源內電阻值

大于

（填“大于”“小于”或“等于”）其真實值．

Answer 1

分析：本題的②③關鍵是明確替代法的實驗原理：當電阻箱阻值

R

2

保持不變，則若電流表示數(shù)不變，電阻箱

R

1

可以替代待測電阻

R

x

；本題⑤的關鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩次的表達式，然后解出E和r的結果即可；題⑥的關鍵是若把電流表內阻看成是電源內阻的一部分，寫出準確電源內阻表達式，然后比較即可．

解答：解：②此方法是應用了替代法思想，由實驗原理可知，應保持電阻箱

R

2

的阻值不變，調節(jié)

R

1

，使電流表示數(shù)保持不變；
③根據(jù)實驗原理可得

R

x

=

R

1

；
⑤根據(jù)閉合電路歐姆定律應有：E=U+

I

2

(r

+R

2

)，及E=

U

′

+

I

′ 2

（r+

R

2

)
可解得E=

U ′   I   2 - UI ′ 2

I   2 -I ′ 2

，r=

U ′   -U

I   2 -I ′ 2

-

R

2

⑥實際上由于電流表有內阻，可把電流表等效為電源內阻的一部分，由于實驗忽略了電流表內阻，所以測量值大于真實值．
故答案為：②

R

2

，

R

1

③

R

1

⑤

U ′   I   2 - UI ′ 2

I   2 -I ′ 2

，r=

U ′   -U

I   2 -I ′ 2

-

R

2

⑥大于

點評：明確“替代法”的思想方法在物理實驗中的應用；對有關實驗題目，可先根據(jù)物理規(guī)律寫出表達式，然后討論即可．