Question

給你以下器材：一個(gè)電源（其電壓未知），導(dǎo)線若干，兩個(gè)開(kāi)關(guān)、一塊電流表、一個(gè)待測(cè)電阻R_x，一個(gè)已知電阻值的定值電阻R，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)能測(cè)出R_x電阻值的電路．
要求：電路連接好后，電路元件和電流表的位置不得再移動(dòng)．
（1）在方框內(nèi)畫(huà)出你所設(shè)計(jì)的電路圖：
（2）簡(jiǎn)要寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)操作步驟：
（3）寫(xiě)出待測(cè)電阻的表達(dá)式：R_x=______．

Answer 1

【答案】分析：題中給出了一個(gè)定值電阻R和一只電流表，要測(cè)量未知電阻R_x的阻值：
（1）可以采用兩電阻串聯(lián)，開(kāi)關(guān)與其中一個(gè)電阻并聯(lián)，利用開(kāi)關(guān)的閉合斷開(kāi)改變電路中的電流，利用串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律表示出電源的電壓，利用電源的電壓不變得出等式即可求出R_x的阻值；
（2）可以采用兩個(gè)電阻并聯(lián)的方式，測(cè)出通過(guò)定值電阻R和未知電阻R_x的電流，利用并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)和歐姆定律得出等式即可求出R_x的阻值．
解答：解：方法一、
（1）定值電阻R和未知電阻R_x串聯(lián)，開(kāi)關(guān)與R_x并聯(lián)，然后與電源、另一個(gè)開(kāi)關(guān)組成電路，如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按電路圖連接好電路；
②閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，記下電流表的示數(shù)I₁；
③閉合開(kāi)關(guān)S₁，S₂，記下電流表的示數(shù)I₂；
（3）∵電源的電壓不變，
∴根據(jù)歐姆定律可得：U=I₁（R+R_x）=I₂R，
解得：R_x=．
方法二、
（1）兩電阻并聯(lián)，一開(kāi)關(guān)控制干路，另一開(kāi)關(guān)控制R_x支路，電流表位于干路，如下圖所示：

（2）實(shí)驗(yàn)步驟：
①按電路圖連接好電路；
②閉合開(kāi)關(guān)S₁，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S₂，記下電流表的示數(shù)I₁；
③閉合開(kāi)關(guān)S₁，S₂，記下電流表的示數(shù)I₂；
（3）∵并聯(lián)電路中干路電路等于各支路電流之和，
∴通過(guò)R的電流I_x=I₂-I₁，
∵并聯(lián)電路中各支路兩端的電壓相等，
∴U=I₁R=（I₂-I₁）R_x，
解得：R_x=．
故答案為：以上兩種方案均可．
點(diǎn)評(píng)：本題是一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，有一定的難度，知道測(cè)電路電阻的原理：歐姆定律，熟練應(yīng)用串并聯(lián)電路的特點(diǎn)、歐姆定律即可解題．