Question

6．一同學設計了如圖（a）所示的實物電路測電流表G₁的內阻r₁．可供選擇的器材如下：
待測電流表G₁：量程為0〜5mA，內阻約為300Ω
電流表G₂：量程為0-10mA，內阻約為40Ω
滑動變阻器R₁：陽值范圍為0-1000Ω 
滑動變阻器R₂：阻值范圍為0-20Ω 
定值電阻R₃：阻值為40Ω  
定值電阻R₄：阻值為200Ω  
定值電阻R₅：阻值為2000Ω
干電池E：電動勢約為1.5V，內阻很小可忽略
開關S及導線若干
①滑動變阻器R應選R₂，定值電阻R₀應選R₄（填寫器材后面的代號）
②實驗步驟如下：
a．按電路圖連接電路，應將滑動變阻器滑片P調到左端 （選填“左端”、“中間”、“右端”）
b．閉合開關S，移動滑片P至某一位置，記錄G₁和G₂的讀數，分別記為I₁和I₂
c，改變滑片P位置，記錄各次G₁和G₂的讀數I₁和I₂，得到多組I₁和I₂
d．以I₂為縱坐標，I₁為橫坐標，建立坐標系，描點作圖得到了如圖（b）所示的圖線
e．利用求得的I₂-I₁圖線的斜率k和已知的定值電阻R₀，計算待測電流表G₁內阻的表達式為r₁=（k-1）R₀（k、R₀表示）
③如果實驗室只有電動勢約為6V電源，要求利用本題提供的實驗器材，仍然在圖（a）所示電路圖基礎上完成本實驗，改進辦法是：與電源串聯電阻R₃．

Answer 1

分析 由于電流表G₂的量程是待測電流表G₁的2倍，定值電阻要和待測電流表內阻接近；滑動變阻器采用的分壓式接法，其電阻不要太大．根據實驗原理和串并聯特點，分析電流表內阻的表達式．

解答 解：①因為電流表G₂的量程是待測電流表G₁的2倍；所以定值電阻要和待測電流表內阻接近；
而滑動變阻器采用分壓接法，故總電阻不要太大．故定值電阻選④，滑動變阻器選⑥．
②a：分壓式電路，滑動變阻器作用為調節(jié)分壓，為了保證電路安全，應該調節(jié)到分壓為零的位置，故應將滑動變阻器滑片P調到左端；
e：根據并聯分流公式I₂=I₁$\frac{{r}_{1}+{R}_{0}}{{R}_{0}}$，又$\frac{{I}_{2}}{{I}_{1}}$=k，解得：r₁=（k-1）R₀．
③因為電動勢約為6V，所以為了保證電路安全可在定值電阻R₃或R₅中選擇一個與電源串聯起到分壓作用，
由于測量部分的電阻小于滑動變阻器的最大阻值，即：R_測＜20Ω，
而R₅阻值過大，分壓過多，使電表偏角過小，導致誤差較大，
故選擇R₃與電源串聯．
答：①R₂，R₄；
②左端，（k-1）R₀；
③與電源串聯電阻R₃．

點評 本題為探究型實驗，要求能明確實驗原理，注意題干中的要求；明確題意后再確定應采用哪些基本原理進行分析求解；本題中要注意分壓接法的應用．