Question

在物理实验中常用到等效替代法，等效替代法是利用一个物体的某一物理性质与另一物体在这一物理性质上效果相同的特点，加以替代的方法．如：将一个7Ω的电阻替换2Ω和5Ω串联的电阻，电路中电流表的示数不变，说明一个7Ω的电阻与阻值为2Ω和5Ω串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所以可用7Ω的电阻替代2Ω和5Ω串联的电阻．在用如图所示电路测量未知电阻的实验中也用到了等效替代法，其中R_x是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R是电阻箱（电阻箱的最大值大于R_x）．
（1）闭合开关前，滑片P应置于______端．（选填“a”或“b”）
（2）请根据实验电路图完成下列主要的实验步骤．
①按电路图连好电路，并将电阻箱R的阻值调至最大．
②闭合开关S₁．
③闭合开关______，调节滑片P，记下电流表的读数I．
④断开开关______，闭合开关______，保持______的电阻不变，调节______使电流表的示数仍为I．
（3）在此实验中，若将电流表改用电压表，其他器材不变，请画出用等效替代法测量R_x电阻的实验电路图．（要求所设计的电路在连接好后，只能通过开关改变电路连接情况．）

Answer

（1）闭合开关前，滑片P应置于最大阻值处保护电路，防止电流过大烧坏电路元件．
（2）由等效替代法可知，当闭合开关S1，只闭合开关S2或S3时，保持滑动变阻器接入电路的阻值保持不变，调节电阻箱的阻值，使电流表的示数相同，说明待测电阻Rx和电阻箱R的阻值是等效电阻，即可得到待测电阻的大小．
（3）根据等效替代法可知，当待测电阻两端的电压和变阻箱两端的电压相等时，待测电阻的阻值和变阻箱的阻值相等；因只能通过开关改变电路连接情况，所以把电压表与待测电阻、变阻箱并联．
【解析】
（1）闭合开关前，滑片P应置于a端，保护电路防止电流过大烧坏电路元件．
（2）连接好电路图，闭合开关S1，再闭合开关S3时调节滑片P，记下电流表的读数；断开开关S3，闭合开关S2时，保持滑动变阻器的阻值不变，调节变阻箱的阻值，使电流表的示数不变，此时变阻器的阻值就是待测电阻的阻值．
（3）把电压表与待测电阻、变阻箱并联，闭合开关S3时，调节滑动变阻器，读出电压表的示数；
断开开关S3闭合开关S2时，调节变阻器的阻值使两次电压表的示数相同，此时变阻箱的阻值即为待测电阻的大小，实验电路图如图所示：

故答案为：（1）a；（2）③S3；④S3；S2；Rab；R；（3）如上图所示．