Question

13．某同学在实验室测量一未知电阻的阻值，他按照如下步骤进行．
（1）他将多用电表机械调零后，先把选择开关置于欧姆档的“×100”挡位进行测量，按照正确的步骤操作后，表针的指示情况如图1所示．根据学过的物理知识可知，这种情况测量误差较大，为了使多用电表测量的结果更准确，应将选择开关旋至欧姆档的×10档位，换档结束后，实验操作上首先要进行的步骤是：欧姆调零．
（2）该同学用伏安法继续测该电阻的阻值，除被测电阻外，还备有如下实验器材：
直流电源（电动势为4V，内阻不计）
电压表（量程为3V，内阻为4kΩ）
电压表（量程为15V，内阻为15kΩ）
电流表（量程为3mA，内阻为10Ω）
电流表（量程为10mA，内阻为5Ω）
滑动变阻器一只（阻值0～50Ω）
开关一只，导线若干
若要较准确的进行测量，上述器材中，电压表应选择V₁，电流表应选择A₂（填写字母代号），请在如图2的方框内画出实验所用的电路图．

Answer 1

分析 （1）欧姆表指针指在表盘中间部分时读数较准确，若示数过小（偏角过大），说明所选倍率过大，应选小一档的倍率，注意每次选档后需要重新调零；
（2）根据电动势数值选择电压表量程，根据欧姆定律估算出通过待测电阻的电流来选择电流表量程，根据闭合电路欧姆定律估算滑动变阻器的有效电阻判定变阻器能否应用限流式接法，若不能则必须采用分压式接法；根据电流表内阻及电压表内阻与待测电阻之间的大小关系可明确对应的电流表接法．

解答 解：（1）由图可知，用欧姆挡“×100”挡位时，表针指示数值很小，则说明所选的倍率较大，应选较小的倍率“×10”挡，换挡结束后，实验操作上首先要进行的步骤为欧姆调零；方法是将红黑表笔短接，旋转调零电阻调零．
（2）由于电动势为4V，所以电压表应选择3V量程的${V}_{1}^{\;}$，
由（1）可知，电阻约为350Ω，则由欧姆定律可知，I=$\frac{U}{R}$=$\frac{3}{350}$=0.008A=8mA，所以电流表应选${A}_{2}^{\;}$．
读数时应尽量让电流表示数在三分之一至三分之二刻度之间；则根据闭合电路欧姆定律可知电路中的最大电阻约为${R}_{max}^{\;}$=$\frac{E}{{\frac{1}{3}I}_{A}^{\;}}$=$\frac{4}{\frac{1}{3}{×10{×10}_{\;}^{-3}}_{\;}^{\;}}$Ω=1200Ω，所以除待测电阻外滑动变阻器的有效电阻至少为1200-350=850Ω；远大于滑动变阻器的全部电阻，所以不能用限流式接法，只能采用分压式接法；由于$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$=$\frac{4000}{350}$=11；而$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$=$\frac{350}{5}$=70；故$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$＞$\frac{{R}_{x}}{{R}_{A}}$；因此电流表应用内接法，电路图如图所示：

故答案为：（1）×10，欧姆调零
         （2）${V}_{1}^{\;}$，${A}_{2}^{\;}$，如图所示

点评 本题考查伏安法测电阻的实验；要学会根据欧姆定律及电表读数要求来选择电表的量程；若变阻器的全电阻过小则起不到限流作用，变阻器必须采用分压式接法；应根据$\frac{{R}_{V}^{\;}}{{R}_{x}^{\;}}$与$\frac{{R}_{x}^{\;}}{{R}_{A}^{\;}}$的大小来选择电流表的内外接法．