Question

5．為了測量一個(gè)量程0～3V、內(nèi)阻約3kΩ的電壓表v₁的內(nèi)電阻，提供的實(shí)驗(yàn)器材有：

A．待測電壓表V₁；
B．電流表A₁（0～0.6A，內(nèi)阻約0.2Ω）；
C．電壓表V₂（量程0～10V，內(nèi)電阻約10kΩ）；
D．滑動變阻器R₁（0～50Ω，額定電流0.5A）；
E．定值電阻R=5kΩ；
F．電源E（電動勢8V，內(nèi)阻較�。�；
G．開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干．
（1）在線框內(nèi)畫出正確的實(shí)驗(yàn)電路圖．（要求測量值盡可能精確、測量值的變化范圍盡可能大一些，所用器材用對應(yīng)的符號標(biāo)出）
（2）在圖中完成實(shí)物連線．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)需要測得的物理量有電壓表V₁的示數(shù)U₁，電壓表V₂的讀數(shù)U₂．（用符號表示并說明其物理意義）
（4）待測電壓表內(nèi)電阻表達(dá)式為R_v1=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}R$．（用（3）中符號表示）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)歐姆定律，采用分壓接法，結(jié)合串并聯(lián)電路特點(diǎn)，可測電壓表的內(nèi)阻，要合理選擇器材；
（2）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖；
（3）明確實(shí)驗(yàn)原理，從而確定應(yīng)讀出的物理量；
（4）對于滑動變阻器上端的電路，應(yīng)用串并聯(lián)電路的規(guī)律加以分析即可，根據(jù)歐姆定律列式求解即可．

解答 解：（1）根據(jù)I=$\frac{U}{R}$可知，待測電壓表的額定電流遠(yuǎn)小于電流表的量程，所以不能使用電流表，但由于電壓表V₂的內(nèi)阻不確定，不能將其電阻電流表使用；
由于待測電壓表量程小于電壓表V₂的量程，考慮將待測電壓表V₁與阻值與其接近的定值電阻R₂串聯(lián)以擴(kuò)大量程，然后將其與電壓表V₂并聯(lián)，所以應(yīng)選擇儀表V₁、V₂，滑動變阻器應(yīng)選擇R₃；
由于變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測電壓表的內(nèi)阻，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法，電路圖如圖1所示：
（2）根據(jù)原理圖可得出對應(yīng)的實(shí)物圖如圖2所示；
（3）根據(jù)歐姆定律得電壓表V₁的內(nèi)阻R_V的表達(dá)式為：
R_V=$\frac{U}{I}$=$\frac{\frac{{U}_{2}-{U}_{1}}{{U}_{1}}}{R}$=$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}R$．
故答案為：（1）如圖1所示；（2）如圖2所示；（3）電壓表V₁的示數(shù)U₁，電壓表V₂的讀數(shù)U₂；（4）$\frac{{U}_{1}}{{U}_{2}-{U}_{1}}R$

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)中儀表的選擇、實(shí)物圖連接以及數(shù)據(jù)處理，解題時(shí)應(yīng)明確：①當(dāng)電壓表量程較小時(shí)可以將其與一電阻串聯(lián)而擴(kuò)大量程；②當(dāng)變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于待測電阻時(shí)，變阻器應(yīng)采用分壓式接法．