Question

8．要測量一個電流表G 的內(nèi)阻內(nèi)阻約在1kΩ-2kΩ之間），其量程為250μA．提供的器材有：電源E（4V，內(nèi)阻0.6Ω ），電阻箱R_A（0-9999Ω），滑動變阻器R₁（0-20Ω，1A），滑動變阻器R₂（0-250Ω，0.6A），滑動變阻器R₃（0-lkΩ，0.3A ），標(biāo)準(zhǔn)電流表G′（量程250μA），電鍵S₁、S₂、S₃及導(dǎo)線若干．現(xiàn)甲、乙兩同學(xué)，用不同的測量方法來測出內(nèi)阻．

甲同學(xué)利用圖1的電路圖來測量內(nèi)阻，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①先按電路圖1接好各元件，并使滑動觸頭P先置a端，且使電阻箱阻值為零．②閉合電鍵S₁，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使G表達(dá)到滿刻度I_g．③調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為I_g/2，記下電阻箱數(shù)值R．④即得待測電流表內(nèi)阻R_g=R
乙同學(xué)利用圖2的電路圖來測得內(nèi)阻，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①先按電路圖2接好各元件，并使滑動觸頭P先置于b端，且使電阻箱阻值為零．②閉合電鍵S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使G'表達(dá)到滿刻度I_g．③閉合電鍵S₃，斷開電鍵S₂，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G'表電流仍為I_g，記下電阻箱數(shù)值R．④即得待測電流表內(nèi)阻R_g=R
（1）甲、乙兩位同學(xué)分別采用了不同的電流表內(nèi)阻的測量方法，甲同學(xué)采用的是圖1，乙同學(xué)采用的是圖2；
（2）在不考慮操作過程中的失誤的前提下，僅就電路設(shè)計(jì)（或者實(shí)驗(yàn)原理）而言，你認(rèn)為能更準(zhǔn)確地測出電流表內(nèi)阻值的是乙 同學(xué)設(shè)計(jì)的方案
（3）請糾正乙同學(xué)在操作過程中的兩處失誤：
a．連接電路中應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端； b．電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上．
（4）你認(rèn)為測量精度較差的另一個設(shè)計(jì)方案中所得到的電流表內(nèi)阻測量值大于電流表內(nèi)阻真實(shí)值（選填“大于”或“小于”）．要使這一誤差盡可能小，該方案中滑動變阻器選擇R₁．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意分析答題．
（2）圖1中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為$\frac{1}{2}$I_g時，由于外電路總電阻增大，電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實(shí)值．圖2，采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
（3）對于圖2，a、開關(guān)閉合前，都應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端，開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
b、電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上．
（4）為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應(yīng)選擇較小的．

解答 解：（1）由題意可知，（1）甲、乙兩位同學(xué)分別采用了不同的電流表內(nèi)阻的測量方法，甲同學(xué)采用的是圖1，乙同學(xué)采用的是圖2；
（2）乙同學(xué)的方案能更準(zhǔn)確地測出電流表內(nèi)阻值．因?yàn)榧淄瑢W(xué)的方案中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為$\frac{1}{2}$I_g時，由于外電路總電阻增大，變阻器輸出的電壓增大，即電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路分析特點(diǎn)可知，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實(shí)值．乙同學(xué)采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
（3）乙同學(xué)的失誤有兩個：
  a、開關(guān)閉合前，都應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端，使開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值往大開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
  b、電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上．
（4）由上分析可知，甲同學(xué)方案中，所得到的電流表內(nèi)阻測量值大于電流表內(nèi)阻真實(shí)值．為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應(yīng)選擇R₁．
故答案為：（1）圖1；圖2；（2）乙；（2）a、連接電路中應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端；b、電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上；（3）大于；R₁．

點(diǎn)評 本題中考查了電學(xué)實(shí)驗(yàn)的常規(guī)，即開關(guān)閉合前應(yīng)將滑動變阻器的滑片調(diào)到開關(guān)閉合后輸出電壓最小的位置．從實(shí)驗(yàn)原理出發(fā)，分析誤差，選擇可行的實(shí)驗(yàn)方案．