Question

17．探究一个未知导体元件R_x（阻值约为100Ω）的阻值实验室提供如下器材：
电流表A₁（量程30mA，内阻为20Ω）    
电流表A₂（量程500μA，内阻为lKΩ）
电压表V（量程15V，内阻3kΩ）
滑动变阻器R₁（最大阻值为50Ω）
滑动变阻器R₂（最大阻值为5KΩ）
电阻箱R₀（阻值范围0-9999Ω）
稳压直流电源E（电动势4V）
电键S、导线若干
①为了尽可能提高测量准确度，除了未知导体元件R_x、电源E、电键S、导线外，还需选择的器材有A₁，A₂，R₀，R₁（填器材后面的代号）：
②在虚线方框中画出实验电路图，并在图中标明器材代号．
③写出计算未知导体元件阻值的表达式R_x=$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{R}_{{A}_{2}}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$（用字母表示），公式中字母的意义是：I₂电流表A₂的电流，R_A2电流表A₂的电阻，R₀滑动变阻箱的电阻，I₁电流A₁的电流．

Answer 1

分析 合理选择实验器材，先选必要器材，再根据要求满足安全性，准确性，方便操作的原则选择待选器材．电流表的接法要求大电阻内接法，小电阻外接法．滑动变阻器是小电阻控制大电阻，用分压式接法．

解答 解：①电源电动为4V，电压表只有一个，且量程为15V，不准确，因此只有将电流表改装，即将电流表A₂与电阻箱R₀串联，则可当作电压表使用．
电阻中最大电流约为I=$\frac{E}{R}$=$\frac{4}{100}$A=0.04A，故应选择电流表A₁；
因待测电阻约为100Ω，根据待测电阻阻值的平方与电压表及电流表的电阻乘积相比较，可知待测电阻阻值偏小，故用电流表外接法；
由于待测电阻约为100Ω，对于滑动变阻器50Ω与5000Ω，则选取50Ω滑动变阻器，采用限流式接法，方便控制电压变化的范围，所以滑动变阻器选择R₁．
 ②根据以上分析，实验电路设计图，如下图．

③根据欧姆定律，则R_x=$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{R}_{{A}_{2}}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$
故答案为：①A₁，A₂，R₁，R₀；②如上图所示； 
③$\frac{{I}_{2}（{R}_{0}+{R}_{{A}_{2}}）}{{I}_{1}-{I}_{2}}$，I₂电流表A₂的电流，R_A2电流表A₂的电阻，R₀滑动变阻箱的电阻，I₁电流A₁的电流．

点评 选择器材通常的步骤：1、根据实验要求设计合理的实验电路．2、估算电路中电压、电流可能达到的最大值，以此选择电压表和电流表的量程．
实验电路所用器材的要求要熟练掌握，读数的要求，误差来源的分析，变阻器的分压与限流式区别要弄清楚．