Question

2．某同學(xué)想準(zhǔn)確測(cè)量一阻值約100Ω的電阻R_x的阻值，實(shí)驗(yàn)室可供選擇的儀器如下：
①電流表G₁（0～5mA，內(nèi)阻為300Ω）
②電流表G₂（0～10mA，內(nèi)阻為50Ω）
③電壓表V（0～15V）
④滑動(dòng)變阻器R₃（0～1000Ω）
⑤滑動(dòng)變阻器R₄（0～10Ω）
⑥干電池（1.5V）
⑦開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線若干

（1）請(qǐng)將圖甲所示的實(shí)驗(yàn)電路補(bǔ)畫(huà)完整，要求兩電表的讀數(shù)均能達(dá)到滿偏電流的一半以上；
（2）滑動(dòng)變阻器應(yīng)選⑤（填寫(xiě)儀器前序號(hào)），實(shí)驗(yàn)前將滑動(dòng)觸頭P移至圖甲最左（選填“左”或“右”）端；
（3）根據(jù)圖甲電路在乙圖中用筆畫(huà)線完成實(shí)驗(yàn)電路的連接（連線不能交叉）；
（4）操作中，多次改變滑動(dòng)變阻器的阻值，記錄G₁、G₂兩表的讀數(shù)分別為I₁、I₂，以I₂為縱坐標(biāo)，I₁為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線．若作出圖線如圖丙所示，則待測(cè)電阻R_x阻值為117Ω．（結(jié)果保留三個(gè)有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求以及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性要求可明確儀表的選擇，同時(shí)明確電路結(jié)構(gòu)；
（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的作用以及實(shí)驗(yàn)要求明確滑動(dòng)變阻器的接法，并在開(kāi)始時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使測(cè)量部分電壓為零；
（3）根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；
（4）根據(jù)歐姆定律得出對(duì)應(yīng)的表達(dá)式，再根據(jù)圖象的規(guī)律以及數(shù)學(xué)知識(shí)即可得出電阻的阻值．

解答 解：（1）由于電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，電壓表V量程為15V，達(dá)不到其量程的三分之一，故電壓表不能使用；電流表G_l（0～5mA，內(nèi)阻為300Ω），由于內(nèi)阻已知可做電壓表使用，量程為5mA×300Ω=1.5V；電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，未知電阻近似取100Ω，若用電流表G₂（0～10mA，內(nèi)阻為50Ω）測(cè)其電流，可估算出電路最大電流約為10mA．故電路設(shè)計(jì)如圖甲所示．

（2）由于題中給出滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，若選用滑動(dòng)變阻器R₃ （0～1000Ω），阻值比待測(cè)電阻大得多，調(diào)節(jié)不方便，不應(yīng)選用．
選用滑動(dòng)變阻器R₄（0～l0Ω）為好．滑片滑到最左端時(shí)，輸出電壓為0，為保證安全，實(shí)驗(yàn)前將滑動(dòng)觸頭P移至最左端．
（3）根據(jù)原理圖可得出對(duì)應(yīng)的實(shí)物圖；實(shí)物連線如圖乙所示．
（4）在電路圖中，設(shè)G₁示數(shù)為I₁，G₂示數(shù)為I₂，則I₁R_G1=I₂（R_G2+R_X），所以I₂=$\frac{{R}_{G1}}{{R}_{G2}+{R}_{X}}{I}_{1}$，有圖丙可知斜率為$\frac{9}{5}$，故$\frac{{R}_{G1}}{{R}_{G2}+{R}_{x}}=\frac{9}{5}$，代入數(shù)據(jù)解得R_x=117Ω；
故答案為：（1）如圖甲所示（2）⑤，左（3）實(shí)物連線如圖乙所示．（4）117Ω

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材的選取、連接實(shí)物電路圖、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理等；要掌握滑動(dòng)變阻器的分壓接法；根據(jù)圖象應(yīng)用并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律可以求出電流表內(nèi)阻．