题目内容
一个电流表G的内阻rg=1Ω,满偏电流1mA,现要利用电阻箱把它改装成量程为3.0V的电压表.改装后,再用一量程为3.0V的精确的电压表V对其所有刻度进行校准.除了电流表G和电压表V外,还有下列一些器材
电源E(电动势约为6V,内阻较小); 变阻器 R(总电阻约10Ω)
电阻箱 R1(1-9999Ω); 电阻箱 R2(1-999.9Ω)
电键 K; 导线若干
(1)如图是以上器材和电流表G和电压表V的实物示意图,试在图中画出连线,连成进行校准时的实验电路.
(2)电阻箱应选 (填“R1”或“R2”),电阻箱的取值等于 .
(3)用上述电压表V和改装后并已校准过的电压表(以下称为V1)以及一个电键和一些导线,去测量一个电动势大约为2伏的电源的电动势E和内电阻r.写出简要的测量步骤,并用测得的量写出E和r的表达式.
电源E(电动势约为6V,内阻较小); 变阻器 R(总电阻约10Ω)
电阻箱 R1(1-9999Ω); 电阻箱 R2(1-999.9Ω)
电键 K; 导线若干
(1)如图是以上器材和电流表G和电压表V的实物示意图,试在图中画出连线,连成进行校准时的实验电路.
(2)电阻箱应选
(3)用上述电压表V和改装后并已校准过的电压表(以下称为V1)以及一个电键和一些导线,去测量一个电动势大约为2伏的电源的电动势E和内电阻r.写出简要的测量步骤,并用测得的量写出E和r的表达式.
分析:(1)要将扩大后的电压表的所有刻度进行校准,首先必须将电压表V1与电压表V2并联,以保证两表的读数始终相等;其次必须将变阻器R接成分压电路,以保证校准电表的过程满足从零变化到满刻度的较大范围的要求.由此可得出校准电路的实物图.
(2)欲扩大电压表的量程须串联一只较大阻值的电阻,其阻值由串联电路的分压规律可求出.根据闭合电路欧姆定律求解电动势E和内电阻r.
(2)欲扩大电压表的量程须串联一只较大阻值的电阻,其阻值由串联电路的分压规律可求出.根据闭合电路欧姆定律求解电动势E和内电阻r.
解答:解:(1)因为改装后的电压表需要校对先必须将电压表V1与电压表V2并联,以保证两表的读数始终相等,
则电压表VA的读数必须从零开始,故变阻器应采用分压接法.实物图如图所示:
(2)根据串联电路的分压规律可求出串联电阻的阻值:
即R=
=
=2999Ω
所以电阻箱应选R1.
(3)将V1通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1;
根据闭合电路欧姆定律得E=U1+
r ①R1为已校准过的电压表的内阻大小是3000Ω,
再将电压表V1和V串联,通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1'和V上的示数U.
根据闭合电路欧姆定律得E=U′1+U+
r ②
由①②解得:E=
,r=
×3000
故答案为:(1)如图
(2)R1,2999Ω
(3)将V1通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1;再将电压表V1和V串联,通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1'和V上的示数U.
E=
,r=
×3000
则电压表VA的读数必须从零开始,故变阻器应采用分压接法.实物图如图所示:
(2)根据串联电路的分压规律可求出串联电阻的阻值:
即R=
U-UA |
IV |
3-0.001×1 |
0.001 |
所以电阻箱应选R1.
(3)将V1通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1;
根据闭合电路欧姆定律得E=U1+
U1 |
R1 |
再将电压表V1和V串联,通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1'和V上的示数U.
根据闭合电路欧姆定律得E=U′1+U+
U′1 |
R1 |
由①②解得:E=
UU1 |
U1-U1′ |
U1′+U-U1 |
U1-U1′ |
故答案为:(1)如图
(2)R1,2999Ω
(3)将V1通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1;再将电压表V1和V串联,通过电键、导线与电源连接,读出V1上的示数U1'和V上的示数U.
E=
UU1 |
U1-U1′ |
U1′+U-U1 |
U1-U1′ |
点评:考查实验电路的确定与实物图的连接,明确变阻器的接法选择要点;电压表的改装原理,会求串联电阻.
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