题目内容

2.测量一只量程已知的电压表的内阻,器材如下:
A.待测电压表(量程3V,内阻未知)一块
B.电流表(量程3A,内阻0.01Ω)一块
C.定值电阻(阻值5kΩ,额定电流0.5A)一个
D.电池组(电动势小于3V,内阻可忽略)一个
E.多用电表一块
F.开关两只
G.导线若干

有一同学利用上面所给器材,进行如下实验操作:
(1)用多用电表进行粗测:多用电表的电阻挡有3种倍率,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时,发现指针偏转角度太小.为了较准确地进行测量,应选择×100Ω倍率.换挡后,应注意欧姆调零.若重新测量的结果如图所示,那么测量结果大约是3KΩ.
(2)为了更准确地测出该电压表内阻的大小,该同学设计了如图甲、乙所示的实验电路.你认为其中较合理的是乙(选填“甲”或“乙”)电路,其理由是电压表和电阻串联,可以采用半偏法求解内阻.
(3)用你选择的电路进行实验时,需要直接测量的物理量是k2闭合、断开时伏特表读数U1和U2;用上述所测各量表示电压表内阻,其表达式应为RV=$\frac{U{\;}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}R$.

分析 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;
分析实验原理,明确实验的方法,从而明确数据处理的方法.

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.然后进行欧姆调零;
由图是表盘可知,欧姆表示数为30×100Ω=3000Ω=3kΩ.
(2)图甲所示电路滑动变阻器与电压表串联接入电路,电源电动势为3V,电压表内阻约为3KΩ,由于电压表内阻太大,电路电流很小几乎为零,电流表无法准确读数,因此甲电路不合理;电压表和电阻串联,可以采用半偏法求解内阻;因此比较合理的实验电路是乙.
(3)要直接测量的物理量是 k2闭合、断开时伏特表读数U1和U2;
k2闭合时,示数U1相当于电动势,断开时,二者串联,电流相等,即$\frac{{{U}_{1}-U}_{2}}{R}$=$\frac{{U}_{2}}{{R}_{V}}$,所以 RV=$\frac{U{\;}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}R$
故答案为:(1)×100Ω;3KΩ;(2)压表和电阻串联,可以采用半偏法求解内阻;(3)k2闭合、断开时伏特表读数U1和U2;$\frac{U{\;}_{2}}{{U}_{1}-{U}_{2}}R$

点评 本题考查了欧姆表的使用方法,电路的选择,要根据实际情况分析不同的电路图误差的原因及误差大小,选择最佳电路图,难度稍大.

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