Question

4．為了測量電流表A₁的內阻，采用如圖所示的電路，其中電流表A₁的量程為0-300μA，內阻約為100Ω（待測）．A₂是標準電流表，量程是0-200μA，R₁為電阻箱，阻值范圍為0-999.9Ω．E為電池，電動勢為3V，內阻不計．S₁為單刀單擲開關，S₂為單刀雙擲開關．
按電路圖接好電路后，將滑動變阻器R₂和電阻箱R₁適當調節(jié)后，將開關S₂扳到接點1處，接通開關S₁，凋節(jié)變阻器R₂，使兩個電流表的讀數都是150μA．然后將開關S₂扳到接點2，調節(jié)電阻箱R₁，使標準電流表A₂的讀數仍為150μA．若此時電阻箱的讀數是92.8Ω，則
（1）電流表A₁的內阻為92.8Ω；
（2）為了保證兩個電流表的安全使用，限流電阻R₃的阻值應選D．
A．100Ω        B．150Ω   C．10kΩ        D．15kΩ
（3）為了便于實驗操作和讀數，滑動變阻器R₂的最大阻值最好選B．
A．1kΩ        B．5kΩ     C．200Ω        D．500Ω

Answer 1

分析 解本題的關鍵是正確分析測電流表內阻的原理圖即圖1，該實驗的原來是“等效代換法”，開關S₂分別扳到a、b兩點時兩次測量電流相同，則兩次電路中電阻相同，其它阻值不變時，則有電流A₁的阻值和電阻箱讀書相等．同時理解電路中電阻R₃的作用．

解答 解：電阻箱的讀數為：R=8×10+6×1+0.1×3=86.3Ω；由于兩次測量電流表A₂的示數相同，而且其它電阻阻值不變，故電流A₁的阻值和電阻箱示數相等．
即電流表A₁的讀數為92.8Ω
（2）為了保證安全，當滑動變阻器R₂的阻值調為零時，電路中的電流也不能超過200μA，根據這點可以求出保護電阻的阻值（由于兩電流表內阻較小可省略）：
R₃=$\frac{E}{{I}_{g}}$=$\frac{3}{2×1{0}^{-4}}$=15kΩ，保護電阻為15kΩ即可，若大于15kΩ會導致電流表示數太小，實驗誤差增大，故ABC錯誤，D正確．
（4）根據電流表示數為150μA可知回路中的電阻為：R=$\frac{E}{I}$=$\frac{3}{1.5×1{0}^{-4}}$=20kΩ；R₃=15kΩ，故應選擇的電阻約為5kΩ即可；故選：B．
故答案為：
（1）92.8
（2）D
（3）B

點評 該題采用“等效法”測電流表的內阻，對于物理實驗無論什么方法，關鍵是理解實驗原理然后利用電路的串并聯知識求解．