Question

10．電壓表內(nèi)阻較大，在實(shí)際電路中也有一定電流通過．紫琪同學(xué)為了測量一電壓表的內(nèi)阻，她找來電源、電流表、定值電阻R₀（阻值已知）、滑動變阻器R、開關(guān)和導(dǎo)線若干，并設(shè)計(jì)了如圖所示的電路圖．
（1）請用筆畫線代替導(dǎo)線，完成右圖中實(shí)物電路的連接，連線時(shí)導(dǎo)線不能交叉．
（2）檢查電路連接無誤，閉合開關(guān)后，電流表有示數(shù)，電壓表無示數(shù)，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是定值電阻R₀短路．
（3）排除故障后，閉合開關(guān)S，移動滑動變阻器滑片P，當(dāng)電流表的示數(shù)為I時(shí)，電壓表的示數(shù)為U，請寫出該電壓表內(nèi)阻R_v的表達(dá)式R_v=$\frac{U{R}_{0}}{I{R}_{0}-U}$．

Answer 1

分析 （1）電流表串聯(lián)在電路中，測定值電阻R₀的電流，電壓表與定值電阻R₀并聯(lián)，注意電壓表和電流表的正負(fù)接線柱；
（2）電流表有示數(shù)，表明電流表所在電路接通；電壓表無示數(shù)表明電阻短路，或電壓表斷路，或電壓表短路；
（3）根據(jù)歐姆定律求出通過定值電阻R0的電流，然后利用并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)得出通過電壓表的電流，最后根據(jù)歐姆定律的變形公式得出電壓表內(nèi)阻Rv的表達(dá)式．

解答 解：（1）由電路圖可知，電流表與定值電阻R₀串聯(lián)，電壓表與定值電阻R₀并聯(lián)，
故將電壓表的“15”接線柱與定值電阻R₀的右接線柱連接，
電流表的“0.6”接線柱與定值電阻R₀的左接線柱連接，如圖所示：

（2）電流表有示數(shù)，表明電路接通；電壓表無示數(shù)表明定值電阻R₀短路，電壓表相當(dāng)于和一段導(dǎo)線并聯(lián)，故無示數(shù)．
（3）由電路圖可知，電壓表與定值電阻R₀并聯(lián)，
電流表測定值電阻R₀和電壓表的總電流，
由歐姆定律可知，通過定值電阻R₀的電流：
I₀=$\frac{U}{{R}_{0}}$，
根據(jù)并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)可知，通過電壓表的電流：
I_v=I-I₀=I-$\frac{U}{{R}_{0}}$，
由I=$\frac{U}{R}$得，電壓表的內(nèi)阻：
R_v=$\frac{U}{{I}_{v}}$=$\frac{U}{I-\frac{U}{{R}_{0}}}$=$\frac{U{R}_{0}}{I{R}_{0}-U}$．
故答案為：（1）見上圖；（2）定值電阻R₀短路；（3）R_v=$\frac{U{R}_{0}}{I{R}_{0}-U}$．

點(diǎn)評 本題是測量電阻的實(shí)驗(yàn)，考查了實(shí)物電路的連接，電路故障的分析及電阻的計(jì)算，特別注意電流表、電壓表、滑動變阻器的接法，雖涉及到的知識點(diǎn)多，但總體難度不大．