Question

12．某組同學借用“測定金屬的電阻率”實驗的思想、原理及操作，測量某一電阻，所用器材入下：
待測電阻R_x（約300Ω）；
電流表A（量程0～10mA，內阻約50Ω）；
電壓表V（量程0～3V，內阻約5kΩ）；
電池組E（電動勢3V，內阻不計）；
滑動變阻器R（阻值0～15Ω，允許最大電流1A）；
開關一個，導線若干．

根據上述器材的規(guī)格，為使實驗盡量精確：
①電流表A應采用外接（選填“內”或“外”）；請你用筆畫線代替導線，則圖1中補畫處實驗電路中還需要連接的導線．
②為進一步測量電流表A的內阻r_A，他們將R_x換為標準定值電阻R₀（100Ω），將電壓表V換為電流表A₁（量程0～20mA，內阻約25Ω），增加保護電阻R_b（150Ω），其余器材不變．請你在圖2中的虛線框內補畫完電路原理圖．

Answer 1

分析 ①明確“伏安法”測電阻實驗中，當滿足待測電阻遠小于電壓表內阻或滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$時，電流表應用外接法；當滿足電流表內阻遠小于待測電阻或滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＜$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$時，電流表應用內接法；并根據電路圖完成實物圖連接；
②根據歐姆定律，結合兩電流表差值，及定值電阻，從而求得電流表內阻，再根據滑動變阻器的阻值，與所測電流表阻值相比較，從而確定滑動變阻器的限流式，還是分壓式．

解答 解：①由題意可知要，由于$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$=$\frac{5000}{300}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$=$\frac{300}{50}$，則待測金屬絲的電阻偏小，所以電流表應采用外接法；因所測電阻約為300Ω，大于滑動變阻器15Ω，所以選用滑動變阻器的分壓式，如圖所示：

圖1
②將量程0～3V，內阻約5kΩ的電壓表V換為電流表A₁（量程0～20mA，內阻約25Ω），
即可根據兩個電流表值之差，及定值電阻，即可求得電流表A兩端的電壓，再依據歐姆定律，結合電流表A的讀數，即可求得電流表A的內阻r_A，
由于電流表A的內阻r_A，大于滑動變阻器的電阻，因此滑動變阻器采用分壓式接法，如圖所示：

圖2
故答案為：①外，如圖1所示；②如圖2所示．

點評 對“伏安法”測電阻實驗應熟記：電流表內外接法的選擇方法：當滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$時，電流表應用外接法；當滿足$\frac{{R}_{V}}{{R}_{x}}$＜$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$時，電流表應用內接法；并掌握滑動變阻器的分壓式與限流式的區(qū)別．