Question

（1）如图a所示为某一同学测量一量程为3V的直流电压表的内电阻R_V的电路图，其中R_V的电阻约为几千欧，具体实验步骤如下：

①把滑线变阻器的滑动片P滑到N端，将电阻箱R₀的阻值调到零；
②闭合电键S，调节滑线变阻器的阻值，使电压表的示数为3.0V；
③再调节电阻箱R₀，使电压表的示数为1.5V，读出此时电阻箱R₀的阻值；
④断开电键S，整理好仪器．
a）现有电阻箱：A（0～999.9Ω，0.8A），电阻箱B（0～9999Ω，0.2A）；直流电源：E₁（2V，内阻不计），E₂（6V，内阻不计）．
其中电阻箱应选用

 

（填“A”或“B”），直流电源应选用

 

（填“E₁”或“E₂”）；
b）请根据图a，在图b中用笔画线代替导线，连接好实物电路；
c）为了提高实验精确度，所选用的滑线变阻器R的最大阻值应

 

电阻箱R₀的最大阻值．（填“远大于”或“远小于”）；
d）若在此实验中读出的电阻箱R₀的阻值为3200Ω，则此电压表的内阻的测量值为

 

Ω，由于系统误差的存在，测量值比真实值

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（2）某同学在实验室测汽车电热器在不同电压下的电功率，此电热器额定电压为12V（车用蓄电池输出的最高直流电压）．该同学用学生电源代替蓄电池，输出电压为16V，导线、开关等已经备齐，供选择的器材有：
A．0～3A电流表     B．0～0.6A电流表             C．0～3V电压表
D．0～15V电压表    E．0～10Ω、0.5A滑动变阻器   F．0～10Ω、2A滑动变阻器
该同学测量的数据记录如下：

U/V	2.4	3.0	5.0	8.0	10.0	12.0
I/A	0.15	0.20	0.30	0.40	0.45	0.50

①合理选择使用的器材：电流表

 

，电压表

 

，滑动变阻器

 

（填序号）．
②在图c方框中画出合理的电路图．
③电热器的额定功率为

 

W．

Answer 1

分析：（1）本实验采用半偏法测量电压表的内阻，当滑动变阻器内阻远小于电阻箱最大电阻时，电阻箱所在支路电阻变化，电压近似不变．根据串并联电路的特点，结合欧姆定律分析误差形成的原因．
（2）根据器材选取的原则，即精确、安全，选择合适的器材．
电流电压从零开始测起，滑动变阻器采用分压式接法，根据电热器电阻的大小确定电流表的内外接．
根据额定电压和额定电流求出额定功率．

解答：解（1）（a）因待测电压表内阻为几千欧，所以电阻箱应选B；因电压表量程为3V，所以电源应选E₂
（b）实物连线图如图
（c）因为该实验采用半偏法测量电压表的内阻，要求电阻箱所在支路电阻变化时，电压近似不变，则滑动变阻器R的最大阻值应远小于电阻箱R₀的最大阻值．
（d）由于滑动变阻器的输出端电压基本不变，等于3V，所以当电压表读数为1.5V时，电阻箱两端电压也为1.5V，所以电压表电阻应等于电阻箱的阻值，即电压表内阻为3200V．
由于系统误差的存在，实际上滑动变阻器的输出端电压略有变化，根据串并联规律可知，当电阻箱阻值从零变大后变阻器的输出电压将变大，即当电压表半偏时，电阻箱两端电压应大于电压表电压，所以电阻箱阻值应大于电压表内阻，故测量值偏大．
（2）①由实验数据可知：电压最大值12.0V，所以电压表选D，电流最大值0.50A，所以电流表选B，滑动变阻器通过的电流要大于0.5A，所以选择F．
故选：BDF
②电压、电流从0开始测量，滑动变阻器接成分压式．
由题给数据，电热器的电阻大约10Ω左右，采用电流表外接法．电路图如下．
③当电压为12V时，电流为0.5A，所以电热器的额定功率为：P=UI=6W
故答案为：（1）（a）B，E₂；（b）如图；（c）远小于
（d）3200，偏大
（2）①B、D、F；②如图；③6 W

点评：解决本题的关键掌握半偏法的原理，以及知道器材选取的原则，掌握电流表内外接、滑动变阻器分压限流的区别．