2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合突破五 物理實(shí)驗(yàn) 第13講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)素能特訓(xùn)
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1、2022年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題整合突破五 物理實(shí)驗(yàn) 第13講 電學(xué)實(shí)驗(yàn)素能特訓(xùn) 1.[xx·南昌一模]某同學(xué)在測(cè)量一根粗細(xì)均勻合金絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中,其主要實(shí)驗(yàn)步驟為: ①用多用電表測(cè)量該合金絲的電阻 ②用刻度尺測(cè)出合金絲的長(zhǎng)度,用螺旋測(cè)微器測(cè)出其直徑?、墼儆梅卜y(cè)合金絲的電阻 回答下列問(wèn)題: Ⅰ.用多用電表測(cè)量合金絲的電阻 (1)開(kāi)始選用“×10”倍率的電阻擋測(cè)量發(fā)現(xiàn)多用表指針偏轉(zhuǎn)過(guò)大,為使測(cè)量比較精確,應(yīng)將選擇開(kāi)關(guān)撥至________倍率的電阻擋。(填“×1”或“×100”) (2)每次換擋后,需重新________,再進(jìn)行測(cè)量。 (3)測(cè)量合金絲的電阻表的指針位置如圖1所
2、示,則該合金絲的電阻測(cè)量值是________Ω。 Ⅱ.用伏安法測(cè)合金絲的電阻并得出電阻率 (1)現(xiàn)有電源(4 V,內(nèi)阻可不計(jì)),滑動(dòng)變阻器(0~50 Ω),電流表(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.125 Ω),電壓表(0~3 V,內(nèi)阻約3 kΩ),開(kāi)關(guān)和導(dǎo)線若干。為了減小測(cè)量誤差,實(shí)驗(yàn)電路應(yīng)采用圖2中的________。(選填“甲”或“乙”) (2)實(shí)驗(yàn)得到的合金絲電阻率ρ測(cè)________合金絲的真實(shí)電阻率ρ真。(選填“大于”“小于”或“等于”) 答案 Ⅰ.(1)×1 (2)歐姆調(diào)零 (3)7.0 Ⅱ.(1)甲 (2)小于 解析?、?用×10擋,歐姆表指針偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大,說(shuō)明電阻阻值
3、較小,應(yīng)該換用×1擋,換擋之后需要?dú)W姆調(diào)零,讀數(shù)為7.0 Ω。Ⅱ.為了減小電流表的分壓作用,要選用甲。甲的電阻測(cè)量值偏小,由電阻定律公式可知,ρ測(cè)<ρ真。 2. [xx·太原一模]為測(cè)量電阻Rx(約600 Ω)的阻值,實(shí)驗(yàn)室可供選擇的器材有: A.電流表?(0~3 mA,內(nèi)阻Rg=100 Ω) B.電流表?(0~10 mA,內(nèi)阻未知) C.定值電阻R1(300 Ω) D.定值電阻R2(30 Ω) E.滑動(dòng)變阻器R(0~20 Ω) F.直流電源(E=3 V,內(nèi)阻不計(jì)) G.開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干 某同學(xué)用圖(a)的電路進(jìn)行測(cè)量,回答下列問(wèn)題: (1)定值電阻應(yīng)選擇_______
4、_(選填“R1”或“R2”)。 (2)按圖(a)的電路將圖(b)的實(shí)物連成實(shí)驗(yàn)電路(圖中已畫(huà)出部分電路)。 (3)實(shí)驗(yàn)中,正確接入定值電阻后,閉合開(kāi)關(guān)S,多次移動(dòng)滑動(dòng)觸頭,分別記錄電流表?、電流表?的示數(shù)I1、I2如下表: I1/mA 0.92 1.26 1.75 2.12 2.52 2.98 I2/mA 3.00 4.02 5.60 6.80 8.04 9.60 在圖(c)的坐標(biāo)紙上將所缺數(shù)據(jù)點(diǎn)補(bǔ)充完整并作圖,根據(jù)圖線求得斜率k=________。(保留兩位有效數(shù)字) (4)根據(jù)圖線求得Rx=________Ω。(保留兩位有效數(shù)字) 答案 (1)R1
5、 (2)如圖(b)所示 (3)如圖(c)所示; 3.2 (4)5.6×102 解析 (1)按圖(a)可知,電流表G滿偏時(shí)并聯(lián)部分的電壓為U=Ig(Rg+Rx)=3×10-3(100+600) V=2.1 V,而R定==300 Ω,因此定值電阻應(yīng)選擇R1;(2)連接電路實(shí)物圖時(shí)注意電流由電流表正接線柱流入,負(fù)接線柱流出。電流表A的負(fù)接線柱連接滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端接線柱;(3)根據(jù)表格中數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),然后用直線擬合各數(shù)據(jù)點(diǎn),在圖線中找出兩點(diǎn),計(jì)算出斜率k=3.2;(4)由串并聯(lián)規(guī)律可知:=?I2=(+1)I1,由(3)得:+1=3.2?Rx=560 Ω。 3.[xx·廊坊質(zhì)監(jiān)]某同學(xué)
6、要用電阻箱和電壓表測(cè)量某水果電池組的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,考慮到水果電池組的內(nèi)阻較大,為了提高實(shí)驗(yàn)的精度,需要測(cè)量電壓表的內(nèi)阻。實(shí)驗(yàn)室中恰好有一塊零刻度在中央的雙向電壓表,該同學(xué)便充分利用這塊表,設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路,既能實(shí)現(xiàn)對(duì)該電壓表的內(nèi)阻的測(cè)量,又能利用該表完成水果電池組電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量。他用到的實(shí)驗(yàn)器材有:待測(cè)水果電池組(電動(dòng)勢(shì)約4 V,內(nèi)阻約50 Ω)、雙向電壓表(量程為2 V,內(nèi)阻約為2 kΩ)、電阻箱(0~9999 Ω)、滑動(dòng)變阻器(0~200 Ω)、一個(gè)單刀雙擲開(kāi)關(guān)及若干導(dǎo)線。 (1)該同學(xué)按如圖所示電路圖連線后,首先利用半偏法測(cè)出了電壓表的內(nèi)阻。請(qǐng)完善測(cè)量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟:
7、 ①將R2的滑片滑至最左端,將S撥向1位置,將電阻箱R1阻值調(diào)為0; ②調(diào)節(jié)R2的滑片,使電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏; ③保持________不變,調(diào)節(jié)R1,使電壓表的示數(shù)達(dá)到________; ④讀出電阻箱的阻值,記為R1,則電壓表的內(nèi)阻RV=________。 (2)若測(cè)得電壓表內(nèi)阻為2 kΩ,可分析此測(cè)量值應(yīng)________真實(shí)值。(填“大于”“等于”或“小于”) (3)接下來(lái)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①將開(kāi)關(guān)S撥至________(填“1”或者“2”)位置,將R2的滑片移到最________端,不再移動(dòng); ②調(diào)節(jié)電阻箱的阻值,使電壓表的示數(shù)達(dá)到一合適值,記錄電壓
8、表的示數(shù)和電阻箱的阻值; ③重復(fù)第二步,記錄多組電壓表的示數(shù)和對(duì)應(yīng)的電阻箱的阻值。 (4)若將電阻箱與電壓表并聯(lián)后的阻值記錄為R,作出-圖象。則可消除系統(tǒng)誤差,如圖所示,其中橫軸截距為b,斜率為k,則電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式為:________,內(nèi)阻的表達(dá)式為:________。 答案 (1)③R2 半偏(或1 V)?、躌1 (2)大于 (3)①2 左 (4) 解析 (1)開(kāi)關(guān)擲向1,電阻箱調(diào)零,調(diào)節(jié)滑片位置使電壓表滿偏2 V;然后保持滑片位置不變,調(diào)節(jié)電阻箱阻值,使電壓表半偏即1 V,根據(jù)串聯(lián)分壓規(guī)律確定電壓表內(nèi)阻RV=R1。(2)調(diào)節(jié)電阻箱阻值由零開(kāi)始增大到R1時(shí),電路總電阻增大,路端
9、電壓增大,即電壓表所在支路兩端電壓大于2 V;而電壓表兩端電壓為1 V,則電阻箱兩端電壓大于1 V,由串聯(lián)分壓原理可知,電壓表內(nèi)阻測(cè)量值(電阻箱示數(shù))大于電壓表實(shí)際內(nèi)阻,故測(cè)量值偏大。(3)用電阻箱和電壓表測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻實(shí)驗(yàn)中,電壓表測(cè)量電源的路端電壓,故開(kāi)關(guān)應(yīng)擲于2位置,滑動(dòng)變阻器滑片移到最左端。(4)由閉合電路歐姆定律可知,路端電壓U=·R?=+·?=·(-),由題意知,=k,=b,解得:E=,r=。 4.[xx·衡水一調(diào)]二極管是一種半導(dǎo)體元件,它的符號(hào)為“”,其特點(diǎn)是具有單向?qū)щ娦浴k娏鲝恼龢O流入時(shí)電阻比較小。而從負(fù)極流入時(shí)電阻比較大。 (1)某課外興趣小組想要描繪某種晶體二
10、極管的伏安特性曲線,因二極管外殼所印的標(biāo)識(shí)模糊,為判斷該二極管的正、負(fù)極,他們用多用電表電阻擋測(cè)二極管的正、反向電阻。其步驟是:將選擇開(kāi)關(guān)旋至合適倍率,進(jìn)行歐姆調(diào)零。將黑表筆接觸二極管的左端、紅表筆接觸右端時(shí),指針偏角比較小。然后將紅、黑表筆位置對(duì)調(diào)后再進(jìn)行測(cè)量,指針偏角比較大,由此判斷________ (填“左”或“右”)端為二極管的正極。 (2)廠家提供的伏安特性曲線如圖,為了驗(yàn)證廠家提供的數(shù)據(jù),該小組對(duì)加正向電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行了描繪,可選用的器材有: A.直流電源E:電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻忽略不計(jì) B.滑動(dòng)變阻器R:0~20 Ω C.電壓表V1:量程5 V,內(nèi)阻約50 kΩ
11、 D.電壓表V2:量程3 V,內(nèi)阻約20 kΩ E.電流表A:量程0.6 A,內(nèi)阻約0.5 Ω F.電流表mA:量程50 mA,內(nèi)阻約5 Ω G.待測(cè)二極管D H.單刀單擲開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干 為了提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度,電壓表應(yīng)選用________,電流表應(yīng)選用________。(填寫(xiě)各器材前的字母代號(hào)) (3)為了達(dá)到測(cè)量目的,請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫(huà)出正確的實(shí)驗(yàn)電路原理圖。 答案 (1)右 (2)D F (3)如圖 解析 (1)電流從紅表筆流入,黑表筆流出,由于歐姆擋的電源在表內(nèi),因此,黑表筆接內(nèi)部電源的正極,紅表筆接內(nèi)部電源的負(fù)極。當(dāng)黑表筆接觸二極管左端,紅表筆接右端時(shí),指針
12、偏角較小,讀數(shù)很大,將紅、黑表筆對(duì)調(diào)后,再測(cè),指針偏角較大,讀數(shù)很小,正向?qū)?,所以右端為二極管的正極。 (2)對(duì)加正向電壓時(shí)的伏安特性曲線進(jìn)行描繪,由于電源電動(dòng)勢(shì)3 V,因此電壓表應(yīng)選用V2,應(yīng)選D。從廠家提供的伏安特性曲線圖可知,正向電流最大30 mA左右,因此電流表應(yīng)選F。 (3)為達(dá)到測(cè)量二極管伏安特性曲線的目的,滑動(dòng)變阻器必須用分壓式,由廠家提供的伏安特性曲線可知,R=≈50 Ω,與電壓表V2電阻20 kΩ比較是小電阻,應(yīng)用電流表的外接。 5.[xx·廈門(mén)質(zhì)監(jiān)]某物理學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中,用伏安法研究某種小燈泡L1(6 V 2.5 W)的伏安特性曲線,設(shè)計(jì)了如圖
13、甲所示的電路,要求多次測(cè)量,盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差,備有下列器材: A.直流電源 B.電壓表V C.電流表A D.滑動(dòng)變阻器R1(0~20 Ω,5 A) E.滑動(dòng)變阻器R2(0~200 Ω,1 A) F.開(kāi)關(guān)與導(dǎo)線若干 請(qǐng)回答以下問(wèn)題: (1)滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填選項(xiàng)前的字母)。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理,用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,將圖乙中的實(shí)驗(yàn)電路實(shí)物圖連接完整。 (3)開(kāi)關(guān)S閉合之前,圖中滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)該置于________。(選填“A端”、“B端”或“AB中間”) (4)如圖丙所示為該種小燈泡的U-I圖象,現(xiàn)將兩個(gè)這種小燈泡L1、L2與一個(gè)阻值為5 Ω的定值
14、電阻R連成如圖丁所示的電路,電源的內(nèi)阻為r=2.5 Ω,開(kāi)關(guān)S閉合后,小燈泡L1與定值電阻R的電功率恰好均為P,則P=________W,電源的電動(dòng)勢(shì)E=________V。 答案 (1)D (2)如圖所示 (3)A端 (4)0.2 6 解析 (1)繪制伏安特性曲線,要求小燈泡兩端電壓由零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié),故滑動(dòng)變阻器采用分壓式電路,因此選擇阻值較小的滑動(dòng)變阻器,選D。(2)小燈泡電阻較小,測(cè)量電路采用電流表外接。(3)為確保閉合開(kāi)關(guān)時(shí),小燈泡兩端電壓最小,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)置于A端。(4) L1與電阻R并聯(lián),電壓相等、功率相等,故此時(shí)小燈泡L1的電阻為5 Ω,由伏安特性曲線可知,此時(shí)小
15、燈泡L1兩端電壓為1 V,通過(guò)的電流為0.2 A,所以功率P=UI=0.2 W;由并聯(lián)電路知識(shí)可知,通過(guò)L2的電流為0.4 A,由伏安特性曲線可知,L2兩端電壓為4 V;故電路的路端電壓為5 V;由閉合電路歐姆定律U=E-Ir可知,E=U+I(xiàn)r=5 V+0.4×2.5 V=6 V。 6.[xx·江西質(zhì)檢](1)某研究小組的同學(xué)為了測(cè)量某一電阻Rx的阻值,甲同學(xué)先用多用電表進(jìn)行粗測(cè)。使用多用電表歐姆擋時(shí),將選擇開(kāi)關(guān)置于合適的擋位后,必須先將兩表筆短接,再進(jìn)行________,使指針指在歐姆刻度的“0”處。若該同學(xué)將選擇旋鈕置于“×1”位置,指針在刻度盤(pán)上停留的位置如圖甲所示,則所測(cè)量的值為_(kāi)_
16、______Ω。 (2)為進(jìn)一步精確測(cè)量該電阻,實(shí)驗(yàn)臺(tái)上擺放有以下器材: A.電流表(量程15 mA,內(nèi)阻未知) B.電流表(量程0.6 A,內(nèi)阻未知) C.電阻箱(最大電阻99.99 Ω) D.電阻箱(最大電阻999.9 Ω) E.電源(電動(dòng)勢(shì)3 V,內(nèi)阻1 Ω) F.單刀單擲開(kāi)關(guān)2只 G.導(dǎo)線若干 乙同學(xué)設(shè)計(jì)的電路圖如圖乙所示,現(xiàn)按照如下實(shí)驗(yàn)步驟完成實(shí)驗(yàn): ①調(diào)節(jié)電阻箱,使電阻箱有合適的阻值R1,僅閉合S1,使電流表指針有較大的偏轉(zhuǎn)且讀數(shù)為I; ②調(diào)節(jié)電阻箱,保持開(kāi)關(guān)S1閉合,閉合開(kāi)關(guān)S2,調(diào)節(jié)電阻箱的阻值為R2,使電流表讀數(shù)仍為I。 a.根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)
17、器材規(guī)格可知,電流表應(yīng)選擇________,電阻箱應(yīng)選擇________。(填器材前字母) b.根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟可知,待測(cè)電阻Rx=________(用題目所給測(cè)量量表示)。 (3)利用以上實(shí)驗(yàn)電路,閉合S2,調(diào)節(jié)電阻箱R,可測(cè)量出電流表的內(nèi)阻RA,丙同學(xué)通過(guò)調(diào)節(jié)電阻箱R,讀出多組R和I值,作出了-R圖象如圖丙所示。若圖象中縱軸截距為1 A-1,則電流表內(nèi)阻RA=________Ω。 答案 (1)歐姆調(diào)零 18.0 (2)②A D R2-R1 (3)2 解析 (1)在使用多用電表歐姆擋測(cè)電阻時(shí),換擋必進(jìn)行歐姆調(diào)零。所測(cè)電阻值為18.0 Ω。(2)因電源的電動(dòng)勢(shì)為3 V,要求電流表指針有
18、較大的偏轉(zhuǎn),故電流表選用A,電阻箱選用D。根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律,對(duì)步驟①可得:E=I(r+R1+Rx);對(duì)步驟②可得:E=I(r+R2),聯(lián)立可得:Rx=R2-R1。(3)根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)和閉合電路歐姆定律,E=I(r+R+RA),可得:=+R,即=1 A,RA=2 Ω。 7.[xx·鄭州質(zhì)監(jiān)]為了節(jié)能環(huán)保,一些公共場(chǎng)所使用光控開(kāi)關(guān)控制照明系統(tǒng)。光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制。光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱,光越強(qiáng)照度越大,照度單位為lx)。 (1)某光敏電阻R在不同照度下的阻值如下表,根據(jù)表中已知數(shù)據(jù),在如圖坐標(biāo)系中描繪出了阻值隨照度變化
19、的曲線。由圖象可求出照度為1.0 lx時(shí)的電阻約為_(kāi)_______kΩ。 照度/lx 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 電阻/kΩ 5.8 3.7 2.8 2.3 — 1.8 (2)如圖所示是街道路燈自動(dòng)控制模擬電路,利用直流電源為電磁鐵供電,利用照明電源為路燈供電。為達(dá)到天亮燈熄、天暗燈亮的效果,路燈應(yīng)接在________(填“AB”或“BC”)之間,請(qǐng)用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線,正確連接電路元件。 (3)用多用電表“×10 Ω”擋,按正確步驟測(cè)量圖中電磁鐵線圈電阻時(shí),指針示數(shù)如圖所示,則線圈的電阻為_(kāi)_______Ω。已知當(dāng)線圈中的電流大于或
20、等于2 mA時(shí),繼電器的銜鐵將被吸合。圖中直流電源的電動(dòng)勢(shì)E=6 V,內(nèi)阻忽略不計(jì),滑動(dòng)變阻器有三種規(guī)格可供選擇:R1(0~10 Ω,2 A)、R2(0~200 Ω,1 A)、R3(0~1750 Ω,1 A)。要求天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)點(diǎn)亮路燈,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇________(填R1、R2、R3)。為使天色更暗時(shí)才點(diǎn)亮路燈,應(yīng)適當(dāng)?shù)豞_______(填“增大”或“減小”)滑動(dòng)變阻器的電阻。 答案 (1)2.0(誤差允許范圍內(nèi)均對(duì)) (2)AB 如圖 (3)140 R3 減小 解析 (1)由描點(diǎn)繪測(cè)的圖象可以找出照度為1.0 lx時(shí)光敏電阻的阻值為2.0 kΩ;(2)電
21、源與開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、光敏電阻和電磁鐵串聯(lián)起來(lái)。當(dāng)受光照作用較強(qiáng)時(shí),光敏電阻阻值較小,通過(guò)電磁鐵的電流較大,對(duì)銜鐵磁力增大,與觸點(diǎn)C接通,此時(shí)應(yīng)使路燈不亮,故路燈應(yīng)接在AB之間;(3)多用電表讀數(shù)為14,乘以倍數(shù)“×10”,故線圈電阻為140 Ω。由閉合電路歐姆定律可知,電路總電阻達(dá)到3 kΩ時(shí),電路接通,故滑動(dòng)變阻器電阻應(yīng)與光敏電阻同一數(shù)量級(jí),故滑動(dòng)變阻器選擇R3。天色更暗,光敏電阻阻值增大,為使路燈此時(shí)點(diǎn)亮,則滑動(dòng)變阻器電阻應(yīng)減小。 8.[xx·石家莊模擬]如圖甲所示是測(cè)量阻值約幾十歐的未知電阻Rx的原理圖,R1是電阻箱(0~99.9 Ω),R是滑動(dòng)變阻器,A1和A2是電流表,E是電源(
22、電動(dòng)勢(shì)12 V,內(nèi)阻忽略不計(jì))。 在保證安全和滿足要求的情況下,使測(cè)量范圍盡可能大,具體實(shí)驗(yàn)步驟如下: ①閉合S,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R和電阻箱R1,使A2示數(shù)I2=0.20 A,記下此時(shí)電阻箱的阻值R1和A1的示數(shù)I1; ②重復(fù)步驟①且使A2示數(shù)仍為I2=0.20 A,測(cè)量多組R1和I1值; ③將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點(diǎn),如圖乙所示。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答以下問(wèn)題: (1)現(xiàn)有四只供選用的電流表: A.電流表(0~3 mA,內(nèi)阻為2.0 Ω) B.電流表(0~3 mA,內(nèi)阻未知) C.電流表(0~0.3 A,內(nèi)阻為10 Ω) D.電流表(0~0.3 A,內(nèi)阻未知) 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)
23、過(guò)程判斷A1應(yīng)選用________,A2應(yīng)選用________(填寫(xiě)選項(xiàng)字母)。 (2)在圖乙中的坐標(biāo)紙上畫(huà)出R1與的關(guān)系圖。 (3)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出Rx=________Ω。 答案 (1)D C (2)如圖所示 (3)40 解析 (1)根據(jù)所給數(shù)據(jù)以及Rx和R1的電阻值差距不大,在保證安全和滿足要求的情況下,使測(cè)量范圍盡可能大,兩電流表均選用量程為0.3 A的電流表;由串并聯(lián)電路的特點(diǎn),可知:(Rx+RA2)I2=(R1+RA1)I1,可得:R1=(Rx+RA2)I2-RA1,在R1-圖象中,圖線的斜率k=(Rx+RA2)I2,因此需要知道RA2的阻值,故電流表A1選用D,電流表A2選用C。(3)由k=(Rx+RA2)I2,可得:Rx=-RA2=40 Ω。
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