Question

7．要測量一個電流表A的內(nèi)電阻R_g（內(nèi)阻約在1-2kΩ，之間，其量程為250μA），現(xiàn)提供的器材有：
電源E（4V，內(nèi)阻0.6Ω）
電阻箱R_A（0-999Ω）、
滑動變阻器（0-20Ω，1A）
滑動變阻器R₂（0-250Ω，0.6A），
滑動變阻器R₃（0-1000Ω，0.3A）
標(biāo)準(zhǔn)電流表A'（量程250μA），
開關(guān)S₁、S₂、S₃及導(dǎo)線若干
今有甲、乙兩同學(xué)，用不同的測量方法來測出內(nèi)阻．
（i）甲同學(xué)利用圖甲的電路圖來測量內(nèi)阻，其實驗步驟如下：
①按電路圖甲接好各元件，并使滑動觸頭P先置b端，斷開開關(guān)S，調(diào)電阻箱阻值到零
②閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使A表達(dá)到滿刻度I_g
③調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使A表電流為$\frac{I_g}{2}$，記下電阻箱數(shù)值R④待測電流表內(nèi)阻R_g=R

（ii）乙同學(xué)利用圖乙的電路圖來測得內(nèi)阻，其實驗步驟如下：
①按電路圖乙接好各元件，并使滑動觸頭P先置于b端，斷開開關(guān)S₁、S₂、S₃，調(diào)電阻箱阻值到零
②閉合開關(guān)S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使表A'達(dá)到滿刻度I_g
③閉合開關(guān)S₃，斷開開關(guān)S₂，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使A'表電流仍為I_g，記下電阻箱數(shù)值R
④得待測電流表內(nèi)阻R_g=R
（1）在不考慮操作過程中失誤的前提下，僅就電路設(shè)計而言，你認(rèn)為能更準(zhǔn)確地測出電流表內(nèi)阻值的是乙同學(xué)設(shè)計的方案
（2）請糾正你選擇的方案在操作過程中的兩處失誤：
A．連接電路時應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端
B．電阻箱的阻值在測量前應(yīng)先置于2KΩ以上
（3）你認(rèn)為測量精度較差的另一個設(shè)計方案中要使實驗誤盡可能小，該方案中滑動變阻器選擇R₁．

Answer 1

分析 （1）圖1中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為$\frac{1}{2}$I_g時，由于外電路總電阻增大，電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實值．圖2，采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
（2）A、開關(guān)閉合前，都應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端，開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
B、電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上．
（3）為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應(yīng)選擇較小的．

解答 解：（1）乙同學(xué)的方案能更準(zhǔn)確地測出電流表內(nèi)阻值．因為甲同學(xué)的方案中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為$\frac{1}{2}$I_g時，由于外電路總電阻增大，變阻器輸出的電壓增大，即電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路分析特點可知，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實值．乙同學(xué)采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
（2）乙同學(xué)的失誤有兩個：
A、a、開關(guān)閉合前，都應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端，使開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值往大開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
B b、電阻箱阻值在測量前應(yīng)先置于2kΩ以上．
（3）由上分析可知，甲同學(xué)方案中，所得到的電流表內(nèi)阻測量值大于電流表內(nèi)阻真實值．為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應(yīng)選擇R₁．
故答案為：（1）乙；（2）A、連接電路時應(yīng)將滑動變阻器的滑片P先置于a端；B、電阻箱的阻值在測量前應(yīng)先置于2KΩ以上；（3）R₁．

點評 本題中考查了電學(xué)實驗的常規(guī)，即開關(guān)閉合前應(yīng)將滑動變阻器的滑片調(diào)到開關(guān)閉合后輸出電壓最小的位置．從實驗原理出發(fā)，分析誤差，選擇可行的實驗方案．