Question

19．要測量一只電壓表的內(nèi)阻R_V．提供的器材有：待測電壓表V（量程0-3v，內(nèi)阻約為3KΩ）；電阻箱R₀（阻值0-9999.9Ω）；滑動(dòng)變阻器R₁（阻值0-20Ω，額定電流為1A）；滑動(dòng)變阻器R₂（0-1500Ω，額定電流為0.5A）；電源E（電動(dòng)勢為6V，內(nèi)阻為0.5Ω）；電鍵S及導(dǎo)線若干．
①如果采用圖所示的電路測定電壓表的內(nèi)阻，并且要得到較高的精確度，那么從以上給出的器材中，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用R₁．
②在以下所給的實(shí)驗(yàn)步驟中，排出合理的順序?yàn)椋築ADC
A．合上電鍵S；
B．使滑動(dòng)觸頭P處于最左端，R′的阻值調(diào)至最大；
C．保持滑動(dòng)變阻器的解頭位置不變，增大電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)為滿偏讀數(shù)的一半，記下電阻箱的此時(shí)阻值R₂′
D．調(diào)節(jié)電阻箱和滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)滿偏，記下電阻箱的此時(shí)阻值R₁′；
③用測得的物理量表示電壓表內(nèi)阻應(yīng)為R₂′-2R₁′；
④在上述實(shí)驗(yàn)中測得的電壓表內(nèi)阻值會(huì)比真實(shí)值偏大．（填“偏大”、“偏小”或“相同”）

Answer 1

分析 滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，為方便實(shí)驗(yàn)操作，應(yīng)選擇最大阻值較小的滑動(dòng)變阻器；根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c原理合理安排實(shí)驗(yàn)步驟；
根據(jù)串并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律求出待測電壓表內(nèi)阻，并分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：①電源電動(dòng)勢是6V，滑動(dòng)變阻器R₁阻值0-20Ω，額定電流為1A，電源接在滑動(dòng)變阻器R₁兩端，最大電流為0.6，能保證電路安全；
要精確測量待測電壓表內(nèi)阻，方便實(shí)驗(yàn)操作，可以選用滑動(dòng)變阻器R₁；
②半偏法測電壓表內(nèi)阻，合理的實(shí)驗(yàn)步驟是：B、使滑動(dòng)觸頭P處于最左端，R′的阻值調(diào)至最大；
A、合上電鍵S； D、調(diào)節(jié)電阻箱和滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)滿偏，記下電阻箱的此時(shí)阻值R₁′；
C、保持滑動(dòng)變阻器的觸頭位置不變，增大電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)為滿偏讀數(shù)的一半，記下電阻箱的此時(shí)阻值R₂′；
故步驟為：BADC；
③設(shè)電壓表與定值電阻的串聯(lián)電壓為U，電壓表內(nèi)阻為R_V，電壓表示數(shù)滿偏時(shí)，電阻箱的阻值為R₁′，
電路電流I=$\frac{U}{{R}_{V}+{R}_{1}′}$ ①；電壓表與定值電阻的串聯(lián)電壓不變，增大電阻箱的阻值，使電壓表示數(shù)為滿偏讀數(shù)的一半，
電壓表內(nèi)阻R_V不變，由U=IR_V可知，電壓表示數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话�，則電路電流變?yōu)樵瓉淼囊话�，此時(shí)I′=$\frac{I}{2}$=$\frac{U}{{R}_{V}+{R}_{2}′}$ ②，
由①②解得：R_V=R₂′-2R₁′；
④在實(shí)驗(yàn)步驟C中，保持滑動(dòng)變阻器的觸頭位置不變，增大電阻箱的阻值，電路總電阻變大，待測電壓表與定值電阻的串聯(lián)電壓變大，
當(dāng)電壓表半偏時(shí)電阻箱的阻值R₂′偏大，則電壓表內(nèi)阻測量值R_V偏大．
故答案為：①R₁；②BADC；③R₂′-2R₁′；④偏大

點(diǎn)評(píng) 本題考查了游標(biāo)卡尺讀數(shù)，根據(jù)游標(biāo)尺確定主尺的示數(shù)，難度較大；測電壓表內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)中的測量誤差分析，難度較大，因此本題是一道難題．