Question

現有一量程為3V的電壓表，內阻約為5kΩ～6kΩ．為了較準確地測量其內電阻，在沒有電流表的情況下，某同學設計了如圖甲所示的實驗電路，按此電路可以測出電壓表的內電阻．
①試根據圖甲所示的電路圖，完成如圖乙所示的實物電路的連線．
②若電源E、滑動變阻器R₂、電阻箱R₁各有兩組可供選擇：
電源E：
a．電動勢4.0V，有內阻
b．電動勢8.0V，有內阻
滑動變阻器R₂：
c．最大阻值20Ω
d．最大阻值1700Ω
電阻箱R₁：
a、0～999.9Ω      b、0～9999.9Ω
為了減小實驗誤差，電源E應選

 

（填序號“a”或“b”，下同），滑動變阻器R₂應選

 

，電阻箱R₁應選

 

．
③該同學在開關都斷開的情況下，檢查電路連接無誤后，接通電路前應將滑動變阻器的滑動頭P置于

 

端．后續必要的實驗操作步驟依次是：

 

、

 

、

 

、

 

、

 

．最后記錄R₁的阻值并整理好器材．（請按合理的實驗順序，選填下列步驟前的字母）
A．閉合開關S₁B．閉合開關S₂C．斷開開關S₁D．斷開開關S₂
E．調節R₂的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度
F．調節R₂的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半
G．調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半
H．調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度
④按正確的實驗步驟操作完成后，如果所得的R₁的阻值為5400.0Ω，則圖甲中被測電壓表的內阻r_v的測量值為

 

Ω，該測量值

 

實際值（選填“略大于”“略小于”或“等于”）．

Answer 1

分析：①按電流流動的方向按順序連接實物圖．注意電流從電表正接線柱流入電表．
②為了方便調節，電源的電動勢可選擇8V，變阻器可選擇R₂：本實驗運用等效替代的方法，電阻箱的電阻至少與電壓表的內電阻相等．
③本實驗運用等效替代的方法，應先閉合開關S₁，調節R₂的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度，再閉合開關S₂，調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半，由于電壓表與電阻箱的總電壓幾乎不變，電箱的電壓與電壓表的電壓相等，電阻也相等，即可讀出電壓表的內阻．
④當調節R₁的阻值，使電壓表指針偏轉到滿刻度的一半時，由電阻箱的阻值替代電壓表的內阻．

解答：解：①連接線路圖如圖所示．
②據題意的實驗原理：等效替代法，電源E應選b；滑動變阻器接成分壓式，為了方便調節，R₂應選a；，電阻箱的電阻至少與電壓表的內電阻相等，則電阻箱R₁應選 b．　　
 ③該同學在開關都斷開的情況下，為使輸出電壓最小，接通電路前應將滑動變阻器的滑動頭P置于A端；根據實驗的原理得知，的實驗操作步驟依次是A、B、E、D、G．
④電壓表V的內阻r_v的測量值為5400Ω．該測量值略大于實際值．

點評：本題關鍵要理解實驗的原理：等效替代法，創造相同或相近的條件，用電阻箱的電阻替代電壓表的電阻．