Question

17．為了測定某一電壓表的內阻，給出了以下器材：
A．待測電壓表（0～1.5V，電阻在3.5kΩ～4.5kΩ之間）
B．電流表（0～500μA，內阻約為100Ω）
C．電流表（0～500mA，內阻約為100Ω）
D．滑動變阻器（0～50Ω）
E．開關
F．電源（1.5V的干電池一節）
G．導線若干
要求設計實驗電路，測量多組I、U數據，然后作U-I圖線求電壓表的內阻．
（1）電流表應選B（填對應的序號）；
（2）某同學設計了如圖甲所示的電路圖，經審查該電路圖中有一處不符合測量要求，請指出該處電路存在的問題：因為R_V＞＞R_Q，調節滑動變阻器，兩表讀數幾乎不變，不能測多組I、U值；

（3）請你另外設計一個能滿足測量要求的電路圖，畫在圖乙所示的方框內；
（4）某同學用重新設計的電路進行實驗，得到的U-I圖線如圖丙所示，由此可得電壓表內阻R_V=4.1kΩ（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）估算電路中電流，從而選擇電流表；
（2）分析電壓表和滑動變阻器電阻間的大小關系，從而明確實驗原理圖的問題所在；
（3）由于待測電壓表內阻遠大于滑動變阻器阻值，故變阻器應用分壓式接法；
（4）根據圖象的斜率即可求向電壓表內阻．

解答 解：（1）根據歐姆定律可知，電流I=$\frac{1.5}{4000}$=375μA，故應采用電流表B進行測量；
（2）圖甲電路采用限流接法，由于電壓表內阻R_V＞＞R，調節滑動變阻器時，兩表讀數幾乎不變，不能測多組I、U值．
（3）因為滑動變阻器最大阻值遠小于待測電壓表內阻，故變阻器應用分壓式接法，電路圖如圖所示：、

（4）電壓表的內阻等于圖線的斜率，則RV=$\frac{1.48}{0.36×1{0}^{-3}}$=4.1kΩ．
故答案為：（1）B； （2）因為R_V＞＞R_Q，調節滑動變阻器，兩表讀數幾乎不變，不能測多組I、U值．
（3）如圖所示．（4）4.1

點評 本題考查設計性電路，設計電學實驗時要通過估算，使電表量程略大于電路中電流或電壓的最大值即可，而當滑動變阻器最大阻值遠小于待測電阻時應用分壓式接法．