题目内容

3.实际电流表有内阻,测量电流表G1的内阻r1采用如图1所示的电路.器材如下:
①待测电流表G1:量程为0~5mA,内阻约为300Ω  
②电流表G2:量程为0~10mA,内阻约为40Ω  
③定值电阻R0:阻值为200Ω     
④滑动变阻器R:阻值范围为0~20Ω   
⑤干电池E:电动势约为1.5V,内阻很小     
⑥电键S及导线若干
(1)实验步骤如下:
①按电路图连接电路(为电路安全,先将滑动变阻器滑片P调到左端)
②闭合电键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;
③多次移动滑动触头,记录各次G1和G2的读数I1和I2;
④以I1为纵坐标,I2为横坐标,作出相应图线,如图2所示.
⑤根据I1-I2图线的斜率k及定值电阻R0,得到待测电流表G1的内阻表达式为r1=($\frac{1}{k}$-1)R0.(用k、R0表示)

(2)若测定G1表的内阻r1为290Ω,用它改装成如图3的一个多量程多用电表,电流、电压和电阻的测量都各有两个量程(或分度值)不同的档位.1、2两个档位为电流表档位,其中的大量程是小量程的10倍.
①关于此多用表,下列说法正确的是:AD
A.当转换开关S旋到位置4时,是电阻档   
B.当转换开关S旋到位置6时,是电流档
C.转换开关S旋到5的量程比旋到6的量程大  
D.A表笔为红表笔,B表笔为黑表笔
②图3中的电源E′的电动势为9.0V,当把转换开关S旋到位置4,在AB之间接900Ω电阻时,表头G1刚好半偏.已知操作顺序和步骤都正确,则R5=29Ω,R6=261Ω.

分析 (1)根据实验原理和串并联特点,分析电流表内阻的表达式.
(2)①要熟悉多用表的原理和结构,根据电表的结构选出欧姆表、电压表和电流表;
②“该测量过程操作的顺序和步骤都正确无误”,说明已经进行过欧姆调零,即让表头满偏.在AB之间接3500Ω电阻时,表头G刚好半偏,说明:当表头半偏时,改装后的电流表的总内阻R内=3500Ω,根据开关接在1、2两个位置,读出电流表的量程,根据并联电路电流的分配规律求解R1和R2.

解答 解:(1)根据图示电路图,由并联电路特点可知:I2=I1+IR0,
由并联电路特点与欧姆定律得:I1r1=(I2-I1)R0,
由图示图象及题意知:k=$\frac{{I}_{1}}{{I}_{2}}$,解得r1=($\frac{1}{k}$-1)R0;
(2)①A、当转换开关S旋到位置4时,表头与电表中的电源相连接,是电阻档,故A正确.
B、当转换开关S旋到位置6时,表头与电阻串联,电阻起分压作用,是电压档,故B错误.
C、当转换开关S旋到5串联的电阻小于旋转到6串联的电阻,可知旋转到6,串联的电阻大,分压作用大,电压表量程大,故C错误.
D、根据电流“红进黑出”可知,B表笔为黑表笔,A表笔为红表笔,故D正确.故选:AD.
②“测量过程操作的顺序和步骤都正确无误”,意味着之前已经将A、B短接调零了(即让表头满偏),在AB之间接900Ω电阻时,表头G刚好半偏,说明:当表头半偏时,改装后的欧姆表“4”的总内阻:R内=900Ω,则转换开关S在“2”时(如图a),电流表的量程为I2g=$\frac{E}{{R}_{内}}$=$\frac{9}{900}$=0.01A=10mA,
由题意可知,转换开关S在1(如图b)时,电流表的量程为I1g=100mA
由表头G的满偏电流为5mA、内阻为290Ω和并联电路电流分配规律,可解得:R1=29Ω,R2=261Ω;
故答案为:(1)($\frac{1}{k}$-1)R0;(2)①AD;②29;261.

点评 本题考查测量实际电流表G1内阻r1、多用电表结构、欧姆表的工作原理;处理图象问题时,首先根据相应的物理规律列出关系式,然后再整理出关于纵轴物理量与横轴物理量的函数表达式,再根据斜率、截距的概念求解即可;从欧姆表的改装原理可知,黑表笔应与表内电池的正极相连,但黑表笔应插入“--”插孔.

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