Question

8．某同學(xué)設(shè)計了如圖1所示的電路測量一個量程為 3V 的電壓表的內(nèi)電阻（幾千歐），實驗室提供直流電源的電動勢為 6V，內(nèi)阻忽略不計（電源放電電流不宜超過0.6A）；

①請完成圖2的實物連線；
②在該實驗中，認(rèn)為當(dāng)變阻器的滑片 P不動時，無論電阻箱的阻值如何增減，aP兩點(diǎn)間的電壓保持不變；請從下列滑動變阻器中選擇最恰當(dāng)?shù)氖牵築；
A．變阻器（0-2000Ω，0.1A）  B．變阻器 （0-20Ω，1A） C．變阻器 （0-5Ω，1A）
③連接好線路后，先將變阻器滑片 P調(diào)到最左端（填“左”或“右”），并將電阻箱阻值調(diào)到0（填“0”或“最大”），然后閉合電鍵S，調(diào)節(jié) P，使電壓表滿偏，此后滑片P保持不動；
④調(diào)節(jié)變阻箱的阻值，記錄電壓表的讀數(shù)；最后將電壓表數(shù)的倒數(shù)U^-1與電阻箱讀數(shù)R描點(diǎn)，并畫出圖3所示的圖線，由圖象得待測電壓表的內(nèi)電阻為3.0×10³．

Answer 1

分析 ①根據(jù)電路圖連接實物圖．
②從安全、精確的角度出發(fā)，抓住無論電阻箱的阻值如何增減，aP兩點(diǎn)間的電壓保持不變，確定合適的滑動變阻器．
③④先使電壓表滿偏，抓住ap間的電壓不變，根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)求出電壓表讀數(shù)的倒數(shù)和電阻箱阻值的關(guān)系式，從而結(jié)合圖線求出電壓表的內(nèi)阻．

解答 解：①按照電路圖連接實物圖，如圖所示．
②因為當(dāng)變阻器的滑片P不動時，無論電阻箱的阻值如何增減，aP兩點(diǎn)間的電壓保持不變，可知滑動變阻器的阻值越小越好，但是若選擇變阻器C，電流會超出變阻器的最大電流，不安全，所以選擇B．
③連接好線路后，先將變阻器滑片P調(diào)到最左端，并將電阻箱阻值調(diào)到0，然后閉合電鍵S，調(diào)節(jié)P，使電壓表滿偏．
④設(shè)滿偏電壓為U₀，因為ap間的電壓不變，為U₀，根據(jù)歐姆定律知，電壓表的示數(shù)為：U=$\frac{{U}_{0}}{R+{R}_{V}}{R}_{V}$，
整理得：$\frac{1}{U}=\frac{R}{{U}_{0}{R}_{V}}+\frac{1}{{U}_{0}}$，
可知：$\frac{1}{{U}_{0}}=0.33$，
$\frac{1}{{U}_{0}{R}_{V}}=\frac{0.33}{3}=0.11$，
解得：${R}_{V}=3.0×1{0}^{3}Ω$．
故答案為：①連線如圖所示，②B ③左，0 ④3.0×10³（3.0k）

點(diǎn)評 器材選取的原則要精確、安全，本題的關(guān)鍵抓住ap間的電壓不變，等于電壓表的滿偏電壓，結(jié)合歐姆定律，得出$\frac{1}{U}$-R的關(guān)系式．