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用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,采用的物理思想方法可称为“等效替代法”.其中Rx为待测电阻,R为电阻箱(如图乙所示,可通过调节旋钮改变电阻的阻值),S为

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解决时间 2021-01-03 15:19
用如图甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,采用的物理思想方法可称为“等效替代法”.其中Rx为待测电阻,R为电阻箱(如图乙所示,可通过调节旋钮改变电阻的阻值),S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.某同学用该电路进行实验,主要步骤有:
A.根据电路图,连接实物
B.把开关S接a点,读出电流表的示数为0.1A
C.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数仍为0.1A
D.读出电阻箱的示数47Ω
请根据上面的实验,求:
(1)待测电阻Rx的阻值.
(2)若电源电压为6V,求电阻R0的阻值.
(3)开关接a点时,电阻R0、Rx在1min内消耗的总电能.
最佳答案
解:(1)电源的电压不变
当开关S接a点,电流表的示数为0.1A,Rx和R0串联,
由欧姆定律知:电源电压U=Ia(Rx+R0)=0.1(Rx+R0)? ①
当开关S接b点,电流表的示数为0.1A,R和R0串联,R=47Ω,
由欧姆定律知:电源电压U=Ib(R+R0)=0.1(47Ω+R0)? ②
由①②可得:Rx=47Ω
(2)把U=6V,Rx=47Ω代入①可得:R0=13Ω,
(3)开关接a点时,t=1min=60s,由W=I2Rt得:
电阻R0、Rx在1min内消耗的总电能W=Ia2R总t=Ia2(Rx+R0)t=(0.1A)2×(47Ω+13Ω)×60s=36J
答:(1)待测电阻Rx的阻值为47Ω;(2)电阻R0的阻值为13Ω;(3)开关接a点时,电阻R0、Rx在1min内消耗的总电能为36J.解析分析:(1)电源的电压不变,当开关S接a点,Rx和R0串联,由欧姆定律可表示出电源电压;当开关S接b点,R和R0串联,由欧姆定律可表示出电源电压,联立两等式就可求Rx的阻值;(2)把上式结果代入前边等式就可求得R0的阻值;(3)把以上得到的相应数据代入W=I2Rt,即可求得开关接a点时,电阻R0、Rx在1min内消耗的总电能.点评:本题的关键是开关连接不同的位置时电路的串并联情况,以及欧姆定律和功率公式的应用.
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