Question

18．某實驗探究小組為了測量電流表G₁內(nèi)阻r₁，設(shè)計的電路如圖甲所示．實驗中供選擇的儀器如下：
待測電流表G₁（0～5mA，內(nèi)阻約300Ω）
電流表G₂（0～10mA，內(nèi)阻約100Ω）
定值電阻R₁（300Ω）
定值電阻R₂（10Ω）
滑動變阻器R₃（0～1 000Ω）
滑動變阻器R₄（0～20Ω）
電鍵S及導(dǎo)線若干
干電池（1.5V）

（1）定值電阻應(yīng)選R₁，滑動變阻器應(yīng)選R₄．
（2）對照電路圖用筆畫線代替導(dǎo)線連接如圖乙所示實物圖．
（3）主要的實驗步驟如下：
A．按圖甲所示電路圖連接電路，將滑動變阻器的觸頭移至最左（填“左”、“右”）端；
B．閉合電鍵S，移動滑動觸頭至某一位置，記錄G₁和G₂的讀數(shù)I₁和I₂；
C．重復(fù)步驟B，多次移動滑動觸頭，測量多組數(shù)據(jù)；
D．以I₂為縱坐標(biāo)，I₁為橫坐標(biāo)，作出相應(yīng)圖線，如圖丙所示．
（4）根據(jù)I₂-I₁圖線的斜率k及定值電阻，寫出待測電流表內(nèi)阻的表達(dá)式r₁=（k-1）R₁（用k和R₁表示）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)定值電阻阻值與待測電流表內(nèi)阻相等可知將二者并聯(lián)后總電流與電流表G₂的滿偏電流相等，所以測量電路應(yīng)是將待測電流表與定值電阻R₁并聯(lián)后再與電流表G₂串聯(lián)；再根據(jù)變阻器采用分壓式接法時阻值越小時調(diào)節(jié)越方便即可選出變阻器R₄；
（2）根據(jù)實物圖的連接要求連接實物圖；
（3）明確閉合電鍵前應(yīng)將滑片置于輸出電壓最小的一端；
（4）根據(jù)物理規(guī)律寫出I₂與I₁的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)斜率的概念即可求解．

解答 解：（1）由于定值電阻R₁的電阻與待測電流表G₁內(nèi)阻接近相等，可將二者并聯(lián)，再與電流表G₂串聯(lián)；
由于變阻器采用分壓式接法時，阻值越小調(diào)節(jié)越方便，所以變阻器應(yīng)選阻值小的R₄；
（2）根據(jù)圖甲所示電路圖連接實物電路圖，實物電路圖如圖所示：


（3）A、為保護電流表，閉合開關(guān)前，應(yīng)將滑片置于輸出電壓最小處，故應(yīng)滑到最左端；
（4）由電路圖根據(jù)串并聯(lián)規(guī)律應(yīng)有：I₁+$\frac{{I}_{1}r}{{R}_{1}}$=I₂，
解得：I₂=（1+$\frac{{r}_{1}}{{R}_{1}}$）I₁，
根據(jù)函數(shù)斜率的概念應(yīng)有：k=（1+$\frac{{r}_{1}}{{R}_{1}}$），
解得：r₁=（k-1）R₁；
故答案為：（1）R₁，R₄；（2）電路圖如圖所示；（3）左；（4）（k-1）R₁．

點評 解答本題應(yīng)明確：①設(shè)計電路時，可先畫出可能的電路圖，然后選擇能求出待測量的電路即可；②變阻器采用分壓式接法時，應(yīng)選擇阻值小的變阻器以方便調(diào)節(jié)；③遇到根據(jù)圖象求解的問題，首先根據(jù)物理規(guī)律寫出公式，然后整理出關(guān)于阻值與橫軸物理量的函數(shù)表達(dá)式，再根據(jù)斜率和截距的概念即可求解．