Question

16．利用如圖所示電路測量一量程為300mV的電壓表的內阻Rv（約為300Ω）． 某同學的實驗步驟如下：
（1）按電路圖正確連接好電路，把滑動變阻器R的滑片P滑到a端，閉合電鍵S₂，并將電阻箱R₀的阻值調到較大；
（2）閉合電鍵S₁，調節滑動變阻器滑片的位置，使電壓表的指針指到滿刻度；
（3）保持電鍵S₁閉合和滑動變阻器滑片P的位置不變，斷開電鍵S₂，調整電阻箱R₀的阻值大小，使電壓表的指針指到滿刻度的二分之一；讀出此時電阻箱R₀=298Ω的阻值，則電壓表內電阻R_V=298Ω．
（4）實驗所提供的器材除待測電壓表、電阻箱（最大阻值999.9Ω）、電池（電動勢約1.5V，內阻可忽略不計）、導線和電鍵之外，還有如下可供選擇的實驗器材：
A．滑動變阻器：最大阻值200Ω    
B．滑動變阻器：最大值阻10Ω
C．定值電阻：阻值約20Ω         
D．定值電阻：阻值約200Ω
根據以上設計的實驗方法，回答下列問題．
①為了使測量比較精確，從可供選擇的實驗器材中，滑動變阻器R應選用B，定值電阻R'應選用C（填寫可供選擇實驗器材前面的序號）．
②對于上述的測量方法，從實驗原理分析可知，在測量操作無誤的情況下，實際測出的電壓表內阻的測量值R_測大于真實值R_V （填“大于”、“小于”或“等于”），這誤差屬于系統誤差（填”偶然”或者”系統”）．

Answer 1

分析 （1）實驗原理是半偏法測電阻，當變阻器以分壓式接入電路時，需要注意滑片的位置，確保滑片與a端電壓為零；當閉合開關S₁時調節滑片，使電壓表滿偏，再斷開開關S₂，調整電阻箱R₀的阻值大小，使電壓表的指針指到滿刻度的一半．由于R_v約為300Ω，再加之滑動變阻器分壓式接入，所以滑動變阻器的阻值要偏小．
（2）從實驗原理分析可知，當再斷開開關S₂，調整電阻箱R₀的阻值，從而使得干路電流減小，路端電壓變大，滑動變阻器兩端電壓變大，當電壓表示數為一半，而電阻箱R₀的電壓稍大于電壓表電壓，由串聯電路知識可得，測電阻偏大．

解答 解：（3）由實驗原理可知，電壓表內阻與電阻箱的阻值相等，故電壓表內阻為298Ω；
（4）①該實驗中，滑動變阻器采用了分壓接法，為方便實驗操作，要選擇最大阻值較小的滑動變阻器，即選擇B；定值電阻起保護作用，因電源電動勢為1.5V，若保護電阻太大，則實驗無法實現，故定值電阻應選用C； 
 ②從實驗原理分析可知，當再斷開開關S₂，調整電阻箱R₀的阻值，當電壓表半偏時，閉合電路的干路電流將減小，故內電壓降低，路端電壓升高，從而使得滑動變阻器并聯部分兩端電壓變大，即使電壓表示數為一半，而電阻箱R₀的電壓超過電壓表電壓，導致所測電阻也偏大，所以測量電阻大于真實電阻；
本誤差是由實驗原理造成的，屬于系統誤差；  
 故答案為：（3）298；（4）①B，C；②大于，系統

點評 本題考查半偏法測電阻，要注意明確實驗原理，要注意其實電壓表就是能讀出電壓的電阻，通過電壓半偏法來測量電阻的阻值，明確會測量過程中的誤差．