Question

7．現(xiàn)有一刻度盤總共有N個(gè)小格、且刻度均勻、量程未準(zhǔn)確確定的電壓表V₁，已知其量程在13-16V之間，內(nèi)阻r₁=150kΩ．為測(cè)定其準(zhǔn)確量程U₁，實(shí)驗(yàn)室提供了如下表所列的器材．要求方法簡(jiǎn)捷，盡可能減少誤差，并能測(cè)出多組數(shù)據(jù)．

器材（代號(hào)）	規(guī)格
標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2	量程3V，內(nèi)阻r2=30kΩ
電流表A	量程3A，內(nèi)阻r3=0.01Ω
滑動(dòng)變阻器R	總阻值1kΩ
穩(wěn)壓電源E	20V，內(nèi)阻很小
開關(guān)S
導(dǎo)線若干

①某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示的甲、乙、丙三種電路圖，你認(rèn)為選擇乙電路圖進(jìn)行測(cè)量．
②根據(jù)選擇的那個(gè)電路圖，將圖2有關(guān)器材連成測(cè)量電路．
③若選擇測(cè)量數(shù)據(jù)中的一組來計(jì)算V₁量程U₁，則所用的表達(dá)式U₁=$\frac{N{r}_{1}}{{N}_{1}{r}_{2}}$U₂，式中各符號(hào)表示的物理量是：N：V₁的總格數(shù)，N₁：V₁的讀出格數(shù)，U₂：V₂的讀數(shù)，r₁：待測(cè)表內(nèi)阻，r₂：V₂表內(nèi)阻．

Answer 1

分析 由于待測(cè)電壓表的滿偏電流與標(biāo)準(zhǔn)電壓表的滿偏電流接近，所以可考慮將它們串聯(lián)使用，又由于滑動(dòng)變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，然后設(shè)出待測(cè)電壓表每格的電壓，測(cè)出其偏轉(zhuǎn)格數(shù)，根據(jù)歐姆定律即可求解．

解答 解：①由于待測(cè)電壓表的滿偏電流與標(biāo)準(zhǔn)電壓表的滿偏電流接近，大約是0.1mA，所以可將兩電壓表串聯(lián)使用，由于變阻器的全電阻遠(yuǎn)小于電壓表內(nèi)阻，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，所以選擇乙電路圖進(jìn)行測(cè)量．
②根據(jù)圖乙所示電路圖連接實(shí)物電路圖，實(shí)物電路圖如圖所示：

③待測(cè)電壓表V₁的指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)為N₁，每格表示電壓值為△U，
由歐姆定律可得：$\frac{{N}_{1}△U}{{r}_{1}}$=$\frac{{U}_{2}}{{r}_{2}}$，
所以電壓表V₁的量程為：U₁=N•△U
聯(lián)立解得：U₁=$\frac{N{r}_{1}}{{N}_{1}{r}_{2}}$U₂，
其中r₁=150kΩ，r₂=30kΩ，U₂為某次測(cè)量時(shí)V₂的讀數(shù)，N：V₁的總格數(shù)，N₁為某次測(cè)量V₁的指針偏轉(zhuǎn)格數(shù)．  
故答案為：①乙；    ②如上圖所示；
③$\frac{N{r}_{1}}{{N}_{1}{r}_{2}}$U₂；N：V₁的總格數(shù)，N₁：V₁的讀出格數(shù)，U₂：V₂的讀數(shù)，r₁：待測(cè)表內(nèi)阻，r₂：V₂表內(nèi)阻．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)電學(xué)實(shí)驗(yàn)，注意電壓表（或電流表）的反常規(guī)接法，即電壓表與電壓表可以串聯(lián)、電流表與電流表可以并聯(lián)．