Question

6．一同学设计了如图（a）所示的实物电路测电流表G₁的内阻r₁．可供选择的器材如下：
待测电流表G₁：量程为0〜5mA，内阻约为300Ω
电流表G₂：量程为0-10mA，内阻约为40Ω
滑动变阻器R₁：阳值范围为0-1000Ω 
滑动变阻器R₂：阻值范围为0-20Ω 
定值电阻R₃：阻值为40Ω  
定值电阻R₄：阻值为200Ω  
定值电阻R₅：阻值为2000Ω
干电池E：电动势约为1.5V，内阻很小可忽略
开关S及导线若干
①滑动变阻器R应选R₂，定值电阻R₀应选R₄（填写器材后面的代号）
②实验步骤如下：
a．按电路图连接电路，应将滑动变阻器滑片P调到左端 （选填“左端”、“中间”、“右端”）
b．闭合开关S，移动滑片P至某一位置，记录G₁和G₂的读数，分别记为I₁和I₂
c，改变滑片P位置，记录各次G₁和G₂的读数I₁和I₂，得到多组I₁和I₂
d．以I₂为纵坐标，I₁为横坐标，建立坐标系，描点作图得到了如图（b）所示的图线
e．利用求得的I₂-I₁图线的斜率k和已知的定值电阻R₀，计算待测电流表G₁内阻的表达式为r₁=（k-1）R₀（k、R₀表示）
③如果实验室只有电动势约为6V电源，要求利用本题提供的实验器材，仍然在图（a）所示电路图基础上完成本实验，改进办法是：与电源串联电阻R₃．

Answer 1

分析 由于电流表G₂的量程是待测电流表G₁的2倍，定值电阻要和待测电流表内阻接近；滑动变阻器采用的分压式接法，其电阻不要太大．根据实验原理和串并联特点，分析电流表内阻的表达式．

解答 解：①因为电流表G₂的量程是待测电流表G₁的2倍；所以定值电阻要和待测电流表内阻接近；
而滑动变阻器采用分压接法，故总电阻不要太大．故定值电阻选④，滑动变阻器选⑥．
②a：分压式电路，滑动变阻器作用为调节分压，为了保证电路安全，应该调节到分压为零的位置，故应将滑动变阻器滑片P调到左端；
e：根据并联分流公式I₂=I₁$\frac{{r}_{1}+{R}_{0}}{{R}_{0}}$，又$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=k，解得：r₁=（k-1）R₀．
③因为电动势约为6V，所以为了保证电路安全可在定值电阻R₃或R₅中选择一个与电源串联起到分压作用，
由于测量部分的电阻小于滑动变阻器的最大阻值，即：R_测＜20Ω，
而R₅阻值过大，分压过多，使电表偏角过小，导致误差较大，
故选择R₃与电源串联．
答：①R₂，R₄；
②左端，（k-1）R₀；
③与电源串联电阻R₃．

点评 本题为探究型实验，要求能明确实验原理，注意题干中的要求；明确题意后再确定应采用哪些基本原理进行分析求解；本题中要注意分压接法的应用．