题目内容

某待测电阻RX(阻值约20Ω).现在要测量其阻值,实验室还有如下器材:
A.电流表A1(量程l50mA,内阻r1约l0Ω)
B.电流表A2(量程20mA,内阻r2=30Ω)
C.定值电阻R0(100Ω)
D.滑动变阻器R(0~l0Ω)
E.直流电源E(电动势约4V,内阻较小)
F.开关S与导线若干
(1)测量时要求两电表的读数大于其量程的1/3.请在虚线框中画出测量电阻RX的电路图,并将图中元件标上相应符号.
(2)用已知量和一组直接测得的量写出测量电阻RX的表达式
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
I
 
1
-I
 
2
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
I
 
1
-I
 
2
.
分析:本题(1)的关键是需要将内阻已知的电流表
A
 
2
改装为电压表使用,求出改装后电压表的电压,发现大于待测电阻的最大电压的
1
3
,即可得出测量电路;然后根据变阻器的全电阻远小于待测电阻,可知变阻器应用分压式接法,从而可得电路图;题(2)根据欧姆定律求出待测电阻的表达式即可.
解答:解:(1)根据欧姆定律可知,由于需要将其中内阻已知的电流表
A
 
2
改装为电压表,则待测电阻两端最大电压为:U=
I
 
1
R
 
x
=150
×10
-3
 
×20=3V;
若将电流表
A
 
2
与定值电阻
R
 
0
串联,则有:U=
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
=20
×10
-3
 
×(30+100)
=2.6V>
1
3
U,所以可行;
由于变阻器全电阻远小于待测电阻,所以变阻器应用分压式接法,电路图如图所示:

(2)根据欧姆定律应有:
I
 
1
=
I
 
2
+
I
 
2
(r
 
2
+
R
 
0
)
R
 
x
,
解得:
R
 
x
=
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
I
 
1
-I
 
2

故答案为:(1)如图
         (2)
I
 
2
(r
 
2
+R
 
0
)
I
 
1
-I
 
2
点评:在电学实验中,注意电表的“非常规”接法,即电流表(或通过改装后)可以当做电压表使用,电压表也可以当电流表使用.
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