Question

9．某同學通過實驗測定一個阻值約為5Ω的電阻R_x的阻值．
（1）現(xiàn)有電源（4V，內阻可不計）、滑動變阻器（0～50Ω，額定電流2A）、開關和導線若干，以及下列電表：
A．電流表（0～3A，內阻約0.025Ω）     B．電流表（0～0.6A，內阻約0.125Ω）
C．電壓表（0～3V，內阻約3kΩ）       D．電壓表（0～15V，內阻約15kΩ）
為減小測量誤差，在實驗中，電流表應選用B，電壓表應選用C（選填器材前的字母）；實驗電路應采用圖1中的甲（選填“甲”或“乙”）．

（2）圖14是測量R_x的實驗器材實物圖，圖中已連接了部分導線．請根據(jù)在（1）問中所選的電路圖，補充完成圖2中實物間的連線．
（3）接通開關，改變滑動變阻器滑片P的位置，并記錄對應的電流表示數(shù)I、電壓表示數(shù)U．某次電表示數(shù)如圖3所示，可得該電阻的測量值R_x=$\frac{U}{I}$=5.2Ω（保留兩位有效數(shù)字）．
（4）若在（1）問中選用甲電路，產生誤差的主要原因是B；若在（1）問中選用乙電路，產生誤差的主要原因是D．（選填選項前的字母）
A．電流表測量值小于流經R_x的電流值B．電流表測量值大于流經R_x的電流值
C．電壓表測量值小于R_x兩端的電壓值D．電壓表測量值大于R_x兩端的電壓值．

Answer 1

分析 （1）首先根據(jù)電源電動勢大小選擇出電壓表量程，再根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表量程；然后根據(jù)閉合電路歐姆定律結合電流表最小電流求出電路中需要的最大電阻來選擇變阻器；再根據(jù)待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$可知電流表應用外接法．
（2）根據(jù)所選電路連接實物圖即可；
（3）明確電表的讀數(shù)要求：電表有“$\frac{1}{10}$”估讀、“$\frac{1}{5}$”估讀和“$\frac{1}{2}$”估讀三種方式，要看電表每小格的讀數(shù)是多少，若每小格讀數(shù)為0.02A，則應是“$\frac{1}{2}$”估讀，即應估讀到0.01A；若每小格讀數(shù)為0.1V，則應是“$\frac{1}{10}$”估讀，即應估讀到0.01V．
（4）根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律，將電表內阻考慮在內即可明確誤差原因．

解答 解：（1）由于電源電動勢為4V，所以電壓表應選C；
根據(jù)歐姆定律可知，通過待測電阻的最大電流為：${I}_{m}^{\;}=\frac{U}{R}=\frac{3}{5}A=0.6A$，所以電流表應選B；
根據(jù)閉合電路歐姆定律，電路中需要的最大電阻為：${R}_{max}^{\;}=\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}=\frac{4}{\frac{1}{3}×0.6}Ω=20Ω$，所以變阻器可以采用限流式接法，由于待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$，所以電流表應用外接法，即電路圖應是“限流外接”，所以應采用圖甲電路．
（2）根據(jù)原理圖可得出實物連線圖如圖所示：

（3）電流表的讀數(shù)為：I=0.50A，電壓表的讀數(shù)為：U=2.60V，所以待測電阻為：R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2.60}{0.50}Ω$=5.2Ω；
（4）根據(jù)歐姆定律和串并聯(lián)規(guī)律可知，采用甲電路時由于電壓表A的分流作用，導致電流表的測量值大于流經${R}_{x}^{\;}$的電流，所以產生誤差的主要原因是B；
若采用乙電路，由于電流表的分壓作用，導致電壓表的測量值大于${R}_{x}^{\;}$兩端的電壓值，所以造成誤差的主要原因是D；
故答案為：（1）B，C，E，甲
（2）如圖
（3）5.2
（4）B，D

點評 對電學實驗應明確：①根據(jù)電源電動勢或待測電阻的額定電壓來選擇電壓表量程；根據(jù)通過待測電阻的最大電流來選擇電流表量程．②根據(jù)電路中需要的最大電阻來選擇變阻器，當變阻器的全電阻滿足要求時，變阻器可以采用限流式接法；當變阻器全電阻太小或電路要求電流從零調時，變阻器應采用分壓式接法，此時應選擇全電阻小的變阻器，可方便調節(jié)．③當待測電阻滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＞\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應用外接法，滿足$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}＜\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$時，電流表應用內接法．