Question

6．一同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖（a）所示的實(shí)物電路測(cè)電流表G₁的內(nèi)阻r₁．可供選擇的器材如下：
待測(cè)電流表G₁：量程為0〜5mA，內(nèi)阻約為300Ω
電流表G₂：量程為0-10mA，內(nèi)阻約為40Ω
滑動(dòng)變阻器R₁：陽(yáng)值范圍為0-1000Ω 
滑動(dòng)變阻器R₂：阻值范圍為0-20Ω 
定值電阻R₃：阻值為40Ω  
定值電阻R₄：阻值為200Ω  
定值電阻R₅：阻值為2000Ω
干電池E：電動(dòng)勢(shì)約為1.5V，內(nèi)阻很小可忽略
開(kāi)關(guān)S及導(dǎo)線(xiàn)若干
①滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選R₂，定值電阻R₀應(yīng)選R₄（填寫(xiě)器材后面的代號(hào)）
②實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．按電路圖連接電路，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)到左端 （選填“左端”、“中間”、“右端”）
b．閉合開(kāi)關(guān)S，移動(dòng)滑片P至某一位置，記錄G₁和G₂的讀數(shù)，分別記為I₁和I₂
c，改變滑片P位置，記錄各次G₁和G₂的讀數(shù)I₁和I₂，得到多組I₁和I₂
d．以I₂為縱坐標(biāo)，I₁為橫坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)作圖得到了如圖（b）所示的圖線(xiàn)
e．利用求得的I₂-I₁圖線(xiàn)的斜率k和已知的定值電阻R₀，計(jì)算待測(cè)電流表G₁內(nèi)阻的表達(dá)式為r₁=（k-1）R₀（k、R₀表示）
③如果實(shí)驗(yàn)室只有電動(dòng)勢(shì)約為6V電源，要求利用本題提供的實(shí)驗(yàn)器材，仍然在圖（a）所示電路圖基礎(chǔ)上完成本實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)辦法是：與電源串聯(lián)電阻R₃．

Answer 1

分析 由于電流表G₂的量程是待測(cè)電流表G₁的2倍，定值電阻要和待測(cè)電流表內(nèi)阻接近；滑動(dòng)變阻器采用的分壓式接法，其電阻不要太大．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和串并聯(lián)特點(diǎn)，分析電流表內(nèi)阻的表達(dá)式．

解答 解：①因?yàn)殡娏鞅鞧₂的量程是待測(cè)電流表G₁的2倍；所以定值電阻要和待測(cè)電流表內(nèi)阻接近；
而滑動(dòng)變阻器采用分壓接法，故總電阻不要太大．故定值電阻選④，滑動(dòng)變阻器選⑥．
②a：分壓式電路，滑動(dòng)變阻器作用為調(diào)節(jié)分壓，為了保證電路安全，應(yīng)該調(diào)節(jié)到分壓為零的位置，故應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P調(diào)到左端；
e：根據(jù)并聯(lián)分流公式I₂=I₁$\frac{{r}_{1}+{R}_{0}}{{R}_{0}}$，又$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=k，解得：r₁=（k-1）R₀．
③因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)約為6V，所以為了保證電路安全可在定值電阻R₃或R₅中選擇一個(gè)與電源串聯(lián)起到分壓作用，
由于測(cè)量部分的電阻小于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，即：R_測(cè)＜20Ω，
而R₅阻值過(guò)大，分壓過(guò)多，使電表偏角過(guò)小，導(dǎo)致誤差較大，
故選擇R₃與電源串聯(lián)．
答：①R₂，R₄；
②左端，（k-1）R₀；
③與電源串聯(lián)電阻R₃．

點(diǎn)評(píng) 本題為探究型實(shí)驗(yàn)，要求能明確實(shí)驗(yàn)原理，注意題干中的要求；明確題意后再確定應(yīng)采用哪些基本原理進(jìn)行分析求解；本題中要注意分壓接法的應(yīng)用．