Question

现有一量程为3V的电压表，内阻约为5kΩ～6kΩ．为了较准确地测量其内电阻，在没有电流表的情况下，某同学设计了如图甲所示的实验电路，按此电路可以测出电压表的内电阻．
①试根据图甲所示的电路图，完成如图乙所示的实物电路的连线．
②若电源E、滑动变阻器R₂、电阻箱R₁各有两组可供选择：
电源E：
a．电动势4.0V，有内阻
b．电动势8.0V，有内阻
滑动变阻器R₂：
c．最大阻值20Ω
d．最大阻值1700Ω
电阻箱R₁：
a、0～999.9Ω      b、0～9999.9Ω
为了减小实验误差，电源E应选

 

（填序号“a”或“b”，下同），滑动变阻器R₂应选

 

，电阻箱R₁应选

 

．
③该同学在开关都断开的情况下，检查电路连接无误后，接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P置于

 

端．后续必要的实验操作步骤依次是：

 

、

 

、

 

、

 

、

 

．最后记录R₁的阻值并整理好器材．（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A．闭合开关S₁B．闭合开关S₂C．断开开关S₁D．断开开关S₂
E．调节R₂的阻值，使电压表指针偏转到满刻度
F．调节R₂的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半
G．调节R₁的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半
H．调节R₁的阻值，使电压表指针偏转到满刻度
④按正确的实验步骤操作完成后，如果所得的R₁的阻值为5400.0Ω，则图甲中被测电压表的内阻r_v的测量值为

 

Ω，该测量值

 

实际值（选填“略大于”“略小于”或“等于”）．

Answer 1

分析：①按电流流动的方向按顺序连接实物图．注意电流从电表正接线柱流入电表．
②为了方便调节，电源的电动势可选择8V，变阻器可选择R₂：本实验运用等效替代的方法，电阻箱的电阻至少与电压表的内电阻相等．
③本实验运用等效替代的方法，应先闭合开关S₁，调节R₂的阻值，使电压表指针偏转到满刻度，再闭合开关S₂，调节R₁的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半，由于电压表与电阻箱的总电压几乎不变，电箱的电压与电压表的电压相等，电阻也相等，即可读出电压表的内阻．
④当调节R₁的阻值，使电压表指针偏转到满刻度的一半时，由电阻箱的阻值替代电压表的内阻．

解答：解：①连接线路图如图所示．
②据题意的实验原理：等效替代法，电源E应选b；滑动变阻器接成分压式，为了方便调节，R₂应选a；，电阻箱的电阻至少与电压表的内电阻相等，则电阻箱R₁应选 b．　　
 ③该同学在开关都断开的情况下，为使输出电压最小，接通电路前应将滑动变阻器的滑动头P置于A端；根据实验的原理得知，的实验操作步骤依次是A、B、E、D、G．
④电压表V的内阻r_v的测量值为5400Ω．该测量值略大于实际值．

点评：本题关键要理解实验的原理：等效替代法，创造相同或相近的条件，用电阻箱的电阻替代电压表的电阻．