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精英家教网待测电阻Rx的阻值约为20Ω,现要测量其阻值,实验室提供器材如下:
A.电流表A1(量程150mA,内阻约为10Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.电压表V(量程15V,内阻约为3000Ω)
D.定值电阻R0=100Ω
E.滑动变阻器R1,最大阻值为5Ω,额定电流为1.0A
F.电源E,电动势E=4V(内阻不计)
G.电键S及导线若干
①为了使电表调节范围较大,测量准确,测量时电表读数不得小于其量程的
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,请从所给的器材中选择不合适的实验器材
 
(均用器材前对应的序号字母填写);
②根据你选择的实验器材,请你在图1虚线框内画出测量Rx的最佳实验电路图并标明元件符号;
③待测电阻的表达式为Rx=
 
,式中各符号的物理意义为
 
分析:①实验需要电源、导线,然后根据题目要求选择电流表、电压表、滑动变阻器.
②根据实验原理及所选实验器材设计实验电路.
③根据电路结构、应用欧姆定律可以求出待测电阻阻值的表达式.
解答:解:①由于电源电动势为4V,电压表V量程为15V,达不到其量程的三分之一,故电压表不能使用;可用电流表A2与定值电阻R0串联扩大其电压量程,当作电压表与电流表A1配合使用伏安法测量待测电阻阻值,由于改装的电压表内阻已知,故电流表A1采用外接法,改装的电压表电压量程为20mA×130Ω=2.6V,滑动变阻器最大阻值为5Ω,无法起到限流作用,故滑动变阻器采用分压式接法;此时考虑到干路最小电流约为
E
R
=0.8A,经过估算当电流表A1满偏时,电流表A2也正好满篇,非常匹配,因此满足电表读数不得小于量程的三分之一,故所给的器材中不合适的实验器材是C.
②电流表A2与定值电阻R0串联组成电压表,滑动变阻器采用分压接法,电流表采用外接法,实验电路图如图所示.
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③待测电阻两端电压U=I2(R0+r2),通过待测电阻的电流IX=I1-I2,待测电阻Rx=
U
Ix
=
I2(R0+r2)
I1-I2
,其中I1、I2分别为电流表A1和A2的示数,R0和r2分别为定值电阻和电流表A2的阻值.
故答案为:①C;②如图所示;③
I2(R0+r2)
I1-I2
,其中I1、I2分别为A1和A2表示数,R0与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值.
点评:本题考查了实验器材的选取,实验器材的选取是本题的难点,也是正确解题的关键,选择实验器材时,既要符合题目要求,又要满足:安全性原则、精确性原则与方便实验操作性原则.
练习册系列答案
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(2008?湖南模拟)(1)用如图1所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6V的交流电和直流电两种.重锤从高处由静止开始落下,重锤上拖着的
纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即可验证机械能守恒定待律.

①下面列举出了该实验的几个操作步骤:
A.按照图示的装置安装器件;
B.将打点计时器接到电源的直流输出端上;
C.用天平测量出重锤的质量;
D.释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;
E.测量打出的纸带上某些点之间的距离;
F.根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.
指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤.
BCD
BCD

②利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值.如图2所示,根据打出的纸带,选取带上打出的边续五个点A、B、C、D、E,测出A点距离起始点O的距离为s0,A、C两点间的距离为s1,C、E两点间的距离为s2,使用交流电的频率为f,则根据这些条件计算重锤下落的加速度a表达式为:a=
s2-s1
4
f2
s2-s1
4
f2

(2)待测电阻Rx的阻值约为80Ω~100Ω,现要准确测定其电阻值,给出的器材有:
A.电源E(电动势18V,内电阻未知)
B.定值电阻R1=1000Ω
C.定值电阻R2=100Ω
D.滑动变阻器R3,总值20Ω
E.滑动变阻器R4,总阻值200Ω
F.电流表A,量程0~0.1A,内电阻未知
G.单刀双掷电键一个,导线若干根
①试设计一个能准确测量Rx阻值的电路,所选择的器材为:
ACEFG
ACEFG

②在图3方框中画出实验电路图.
③写出用测量的物理量表示Rx的表达式:
Rx=R2-
E(I1-I2)
I1I2
Rx=R2-
E(I1-I2)
I1I2

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