Question

3．某同學(xué)為研究一個標(biāo)有“2.4V、0.06A”電學(xué)元件的特性．首先用萬用表粗測其電阻．隨后利用可供選擇實(shí)驗器材，設(shè)計一電路，測繪出此元件電阻R隨電壓U變化的圖象．
可供選擇器材有：
電流表A₁（量程100mA，內(nèi)阻約2Ω）
電流表A₂（量程0.3A，內(nèi)阻約0.3Ω）
電壓表V₁（量程1V，內(nèi)阻500Ω）
電壓表V₂（量程15V，內(nèi)阻1kΩ）
定值電阻R₁（電阻為1kΩ）
定值電阻R₂（電阻為10kΩ）
滑動變阻器R₀（0-10Ω，2A）
電池電動勢約為3V
導(dǎo)線若干和開關(guān)一個

（1）用萬用表進(jìn)行測量時，若選擇開關(guān)置于“×10Ω”，指針位置如圖1a所示，則被測元件阻值是20Ω；若在某電路中選擇開關(guān)置于直流100mA檔時，指針位置如圖1b所示，則示數(shù)為50mA．
（2）利用實(shí)驗電路測量采集數(shù)據(jù)時，該同學(xué)為了提高準(zhǔn)確度，進(jìn)行多組測量．實(shí)驗中應(yīng)選用電流表A₁，電壓表V₁，定值電阻R₁（填所選器材的符號）．
（3）在圖2的方框內(nèi)畫出該同學(xué)的實(shí)驗電路圖．
（4）由如圖3的R-U圖象可知，在實(shí)驗過程中，元件正常工作時，電壓表的示數(shù)應(yīng)為0.8V．

Answer 1

分析 儀表的使用原則是保證安全，讀數(shù)時指針的偏轉(zhuǎn)角盡可能在$\frac{1}{3}$到$\frac{2}{3}$．電源的電動勢是3.0V，所以1V量程的電壓表量程太小，而15V的量程由太大，要考慮將1V的電壓表串聯(lián)1個大電阻，擴(kuò)大太大量程．可以選擇1V的電壓表V₁．根據(jù)電阻的大小選擇電路連接的方式．

解答 解：（1）由圖可知，歐姆表選用檔位為×10，則讀數(shù)為2×10=20Ω；
電流表量程選用的是100mA，則最小分度為5mA，則指針讀數(shù)為50mA；
（2）當(dāng)電阻兩端的電壓是2.4V時，電阻約40Ω，此時的電流：I=$\frac{U}{R}$=$\frac{2.4}{40}$A=0.06A，根據(jù)電流表的使用要求，應(yīng)選擇量程為100mA的電流表A₁．
電源的電動勢是3.0V，所以1V量程的電壓表量程太小，而15V的量程由太大，要考慮將1V的電壓表串聯(lián)1個大電阻，擴(kuò)大太大量程．所以選擇1V的電壓表V₁．
若選擇定值電阻R₁，擴(kuò)大量程后的電壓表量程：U=$\frac{{R}_{g}+{R}_{1}}{{R}_{g}}$•U₁=$\frac{500+1000}{500}$×1V=3V；同理計算出選擇定值電阻R₂，擴(kuò)大量程后的電壓表量程是11V．所以要選擇定值電阻R₁，擴(kuò)大電壓表的量程．
（3）測量的電壓從0開始，所以要選擇滑動變阻器的分壓接法；由于待測電阻比較小，所以要選擇電流表外接法．畫出電路圖如圖．
（3）元件正常工作時電壓表的示數(shù)為：U₀=$\frac{500}{500+1000}$×2.4=0.8V；
故答案為：（1）20；50；
（2）A₁，V₁，R₁  
 （3）如圖所示；
（4）0.8

點(diǎn)評 電流表和電壓表在安全使用的原則下，讀數(shù)時指針的偏轉(zhuǎn)角盡可能在$\frac{1}{3}$到$\frac{2}{3}$．該題的難度在于電壓表的量程一個太大，一個太小，要對小量程的電壓表進(jìn)行改裝．屬于中檔題目．