Question

某同學準備測定一只量程已知的電壓表的內阻，提供的器材及規格如下：

器材名稱	規格
待測電壓表V	量程3V，內阻約為3KΩ
電流表A	量程3A，內阻約為0.01Ω
定值電阻R	阻值2KΩ，額定電流50A
直流電源E	電動勢小于3V，內阻不計
開關S1
開關S2
導線若干

（1）為了準確地測量這只電壓表的阻值，請在上述提供的實驗器材中按所需的器材連成正確的實驗電路．
（2）按你所連接的電路，寫出簡要的測量步驟______．
（3）利用已知量和測出的物理量表示電壓表的內阻r_V=______．

Answer 1

【答案】分析：（1）由于電流表量程太大，該題無法應用伏安法測量電壓表內阻，因此需要其他方法，由于電源內阻不計，電動勢小于3V，因此可以先用電壓表測量其電動勢，然后然后將電壓表和定則電阻并聯，可以利用歐姆定律計算出電流中的電流，從而求出待測電阻．
（2）根據實驗原理可知實驗步驟，先測電動勢，然后將電壓表和定則電阻串聯，計算流過電壓表的電流；
（3）利用串并聯知識和歐姆定律正確求解．
解答：解：（1）由于電流表量程太大，該題無法應用伏安法測量電壓表內阻，因此需要其他方法，由于電源內阻不計，電動勢小于3V，因此可以先用電壓表測量其電動勢，然后然后將電壓表和定則電阻并聯，可以利用歐姆定律計算出電流中的電流，從而求出待測電阻，具體電路如下所示：

根據原理圖得出實物圖如下所示：

（2）根據實驗原理，具體實驗步驟如下所示：
①閉合S₂，此時電壓表測電源兩端電壓，電壓表的讀數為U₂；
②S₂斷開、S₁閉合時，電壓表與定值電阻串聯，電壓表的讀數U₁，則定值電阻兩端電壓是U_R=U₂-U₁，此時電路電流．
故答案為：①先閉合S₁，記錄電壓表的讀數U₁；②再斷開S₁，閉合S₂，記錄此時電壓表讀數U₂．
（3）先閉合S₁，記錄電壓表的讀數U₁，則有E=U₁；
再斷開S₁，閉合S₂，記錄此時電壓表讀數U₂，則電阻R兩端的電壓為：U=U₁-U₂；
根據串聯電路特點可知流過電壓表的電流為：

則電壓表的內阻為：

故答案為：．
點評：電學實驗，變化多樣，是高考考查的重點，解答的關鍵是明確實驗原理，正確利用串并聯知識求解．