Question

17．有一同学利用上述所给的器材，进行如下实验操作．
①用多用电表进行粗测，多用电表电阻挡有三个倍率，分别是“×100Ω”、“×10Ω”和“×1Ω”．该同学选择“×10Ω”倍率，用正确的操作方法测量，发现指针偏转角度太小．为了较准确地进行测量，应选用×100Ω倍率，换了倍率后应先进行欧姆调零，然后再进行测量．若这时刻度盘上的指针位置如图甲所示，那么测量结果大约是3.2kΩ．
②为了更准确地测出此电压表内阻的大小，该同学设计了如图乙、丙所示的两实验电路，你认为其中较为合理的是丙电路，其理由是：因为乙图中流过电流表的电流太小，读数误差比较大．如果选择此电路，应选用怎样的电源？内阻尽可能小的电源．
③用你选择的电路进行实验时，需要直接测量的物理量是S₂闭合前、后电压表的示数U₁、U₂．用上面所测各量表示电压表内阻，其表达式为R_v=$\frac{{{R_0}{U_1}}}{{{U_2}-{U_1}}}$．

Answer 1

分析 （1）使用欧姆表测电阻时，应选择合适的挡位，使指针指在表盘中央刻度线附近；欧姆表换挡后要重新进行欧姆调零；欧姆表指针示数与挡位的乘积是欧姆表示数．
（2）明确电路结论，知道乙图中电流示数太小，误差大，而丙图采用与定值电阻串联的方式可以有效测量；开关2 闭合时的电压为电动势，断开时二者串联．
（3）根据串并联电路进行分析，从而明确实验原理，求出电压表内阻．

解答 解：①用×10Ω挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，
说明所选挡位太小，为了较准确地进行测量，应换到×100Ω挡．换档后应先进行欧姆调零；
由图是表盘可知，欧姆表示数为32×100Ω=3200Ω=3.2kΩ．
②如果采用电流表与电压表串联的方式，则电流表电流较小，无法准确测量；故可以利用电压表与定值电阻串联的方程，根据串联电路规律求解电阻；故应选取丙电路；丙图中R₀的阻值与电压表阻值接近，误差小；但由于实验中没考虑电源内阻的影响，因此为了减小误差应选择内阻较小的电源；
③根据实验原理可知，本实验需要直接测量的物理量是：
S₂闭合、断开时伏特表读数U₁和U₂；
S₂闭合时，示数U₁相当于电动势，断开时，二者串联，电流相等，即：$\frac{{U}_{1}-{U}_{2}}{{R}_{0}}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{V}}$
所以：
R_V=$\frac{{{R_0}{U_1}}}{{{U_2}-{U_1}}}$
故答案为：①．“×100Ω”先进行欧姆调零   3.2
②．丙     因为乙图中流过电流表的电流太小，读数误差比较大；内阻尽可能小的电源
③．S₂闭合前、后电压表的示数U₁、U₂     $\frac{{{R_0}{U_1}}}{{{U_2}-{U_1}}}$

点评 本题应明确：欧姆表示数等于指针所指表盘示数乘以欧姆表的倍率；
同时要注意正确分析清楚电路结构，熟练应用串联电路特点及欧姆定律是正确求出电压表内阻的关键．