Question

如圖，甲、乙電路是某個實驗小組利用“等效替代”的思想設計的測量電阻R_x阻值的兩個電路圖（其中R為電阻箱，也是一種變阻器，它優越于滑動變阻器的地方是：每次調節完畢都可以讀出連入電路中電阻值的大小）．老師看了他們設計的這兩個方案，告訴他們兩個方案中有一個可行，另一個不可行，不可行方案在原基礎上經過一定的改進后會變得可行．
請你評價甲、乙兩個電路的設計方案，要求：
（1）對可行方案簡要寫出實驗步驟．
（2）對不可行方案說明理由，并在其基礎上加以改進，使方案可行．（畫出改進后的電路圖即可，注意要仍滿足“等效替代”的設計思想）
甲方案：
乙方案：

Answer 1

【答案】分析：（1）由甲電路圖可知，當開關接1時，電路為R_x的簡單電路，電流表測電路中的電流，讀出此時電流表的示數；開關接2時，電路為R的簡單電路，電流表測電路中的電流，調節電阻箱，使電流表的示數不變，則此時電阻箱的示數即為R_x的阻值，故此方案可行，據此寫出實驗步驟．由圖乙可知，電壓表測電源的電壓，無法直接或間接測出通過R_x的電流，故此方案不可行．
（2）在乙圖的基礎上添加一滑動變阻器，電壓表測R或R_x兩端的電壓；由等效替代法可知，當開關接1時，讀出電壓表的示數；然后保持滑動變阻器接入電路的阻值保持不變開關接2，調節電阻箱的阻值，使電壓表的示數相同，說明待測電阻R_x和電阻箱R的阻值是等效電阻，即可得到待測電阻的大小．
解答：解：（1）甲實驗方案可行．
實驗步驟為：A．根據電路圖，連接實物，將電阻箱的阻值調至最大，滑動變阻器的滑片移到適當位置處．
B．把開關S接a點，讀出電流表的示數為I．
C．把開關S接b點，調節電阻箱，使電流表的示數與步驟B中電流表的示數相同．
（2）由等效替代法可知，當開關接1時，讀出電壓表的示數；然后保持滑動變阻器接入電路的阻值保持不變開關接2，調節電阻箱的阻值，使電壓表的示數相同，說明待測電阻R_x和電阻箱R的阻值是等效電阻，即可得到待測電阻的大小．

點評：本題考查了滑動變阻器的作用、轉換法和控制變量法，解決本題的關鍵是理解等效替代法的思想．