Question

13．某同學在實驗室測量一未知電阻的阻值，他按照如下步驟進行．
（1）他將多用電表機械調零后，先把選擇開關置于歐姆檔的“×100”擋位進行測量，按照正確的步驟操作后，表針的指示情況如圖1所示．根據學過的物理知識可知，這種情況測量誤差較大，為了使多用電表測量的結果更準確，應將選擇開關旋至歐姆檔的×10檔位，換檔結束后，實驗操作上首先要進行的步驟是：歐姆調零．
（2）該同學用伏安法繼續(xù)測該電阻的阻值，除被測電阻外，還備有如下實驗器材：
直流電源（電動勢為4V，內阻不計）
電壓表（量程為3V，內阻為4kΩ）
電壓表（量程為15V，內阻為15kΩ）
電流表（量程為3mA，內阻為10Ω）
電流表（量程為10mA，內阻為5Ω）
滑動變阻器一只（阻值0～50Ω）
開關一只，導線若干
若要較準確的進行測量，上述器材中，電壓表應選擇V₁，電流表應選擇A₂（填寫字母代號），請在如圖2的方框內畫出實驗所用的電路圖．

Answer 1

分析 （1）歐姆表指針指在表盤中間部分時讀數較準確，若示數過�。ㄆ�角過大），說明所選倍率過大，應選小一檔的倍率，注意每次選檔后需要重新調零；
（2）根據電動勢數值選擇電壓表量程，根據歐姆定律估算出通過待測電阻的電流來選擇電流表量程，根據閉合電路歐姆定律估算滑動變阻器的有效電阻判定變阻器能否應用限流式接法，若不能則必須采用分壓式接法；根據電流表內阻及電壓表內阻與待測電阻之間的大小關系可明確對應的電流表接法．

解答 解：（1）由圖可知，用歐姆擋“×100”擋位時，表針指示數值很小，則說明所選的倍率較大，應選較小的倍率“×10”擋，換擋結束后，實驗操作上首先要進行的步驟為歐姆調零；方法是將紅黑表筆短接，旋轉調零電阻調零．
（2）由于電動勢為4V，所以電壓表應選擇3V量程的${V}_{1}^{\;}$，
由（1）可知，電阻約為350Ω，則由歐姆定律可知，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{350}$=0.008A=8mA，所以電流表應選${A}_{2}^{\;}$．
讀數時應盡量讓電流表示數在三分之一至三分之二刻度之間；則根據閉合電路歐姆定律可知電路中的最大電阻約為${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}$=$\frac{4}{\frac{1}{3}{×10{×10}_{\;}^{-3}}_{\;}^{\;}}$Ω=1200Ω，所以除待測電阻外滑動變阻器的有效電阻至少為1200-350=850Ω；遠大于滑動變阻器的全部電阻，所以不能用限流式接法，只能采用分壓式接法；由于$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$=$\frac{4000}{350}$=11；而$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$=$\frac{350}{5}$=70；故$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$；因此電流表應用內接法，電路圖如圖所示：

故答案為：（1）×10，歐姆調零
         （2）${V}_{1}^{\;}$，${A}_{2}^{\;}$，如圖所示

點評 本題考查伏安法測電阻的實驗；要學會根據歐姆定律及電表讀數要求來選擇電表的量程；若變阻器的全電阻過小則起不到限流作用，變阻器必須采用分壓式接法；應根據$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$與$\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$的大小來選擇電流表的內外接法．