Question

10．用图甲、乙两个电路分别测一个电压表的内电阻．部分备选器材数据如下：
待测电压表V，量程3V，内阻约为1KΩ；
电源电动势为5V，
电流表A₁，量程10mA，内阻未知，
电流表A₂，量程0.6A，内阻未知，
定值电阻R₁=100Ω，R₂=500Ω，R₃=1000Ω；
滑动变阻器R₄=10Ω，R₅=1000Ω，

（1）采用图甲电路，从下面所列步骤中选出合理的步骤，按顺序排列为bedc．
a．将变阻器滑动触头移到b端，闭合电键；
b．将变阻器滑动触头移到a端，闭合电键；
c．保持滑动变阻器阻值不变，调电阻箱阻值使电压表指针偏转满刻度一半，同时记下电阻箱阻值为R₀；
d．调滑动变阻器使电压表指针偏转满刻度；
e．将电阻箱阻值调到零；
按上述步骤得出电压表内电阻的测量值等于R₀，为减小误差，滑动变阻器应选R₄．
（2）采用图乙电路，要求两表示数适当，能尽量多取数据，电流表应选A₁，定值电阻R应选R₂．按所测U、I值画出U-I图线，得出图线斜率为k，用斜率k和定值电阻R表示，测得电压表内阻为$\frac{kR}{R-k}$．
（3）采用乙电路的实验，请按乙电路将如图丙实验器材连成实验电路．

Answer 1

分析 （1）根据图示及实验原理可明确实验的方法和步骤；从而求得电阻的测量值；并选择滑动变阻器；
（2）根据实验电路及实验原理可明确电流表及定值电阻的选择；根据伏安特性曲线的性质可得出所测量的内阻；
（3）根据乙原理图，根据实物图的连接方法即可连接实物图．

解答 解：（1）由题意可知，本实验采用半偏法测量，；再需要调节滑动变阻器，使输出电压为0，即滑片应滑到a端；调节电阻箱，使电阻箱接入电阻为零；闭合开关，开始实验，慢慢调节滑动变阻器，使电流表达满偏，然后调节电阻箱，使电流表达满量程的一半；则可得出电压表的内阻等于电阻箱的示数R₀；因电动势较小，为了实验中易于调节，并减小误差，滑动变阻器应选择R₄；
（2）因电压表内阻较大，故电流较小，因此电流表选择小量程的A₁；因电压表内阻约为1KΩ；为了增大电流，应选择小电阻来分流，根据量程可知，电流增大来电压表电流的3倍即可，故定值电阻可以选择R₂；
由U-I图象的性质可知，图象的斜率表示总电阻，即：$\frac{{R}_{V}R}{R+{R}_{V}}$=k；
解得：R_V=$\frac{kR}{R-k}$；
（3）根据原理图可得出对应的实物图如图所示；
故答案为：（1）bedc；R₀；R₄；  （2）A₁；R₂；$\frac{kR}{R-k}$
（3）如图所示．

点评 本题考查半偏法测量电压表内阻的方法，要注意根据题意明确实验原理，并能得出对应的物理规律．