Question

（1）如圖a所示為某一同學測量一量程為3V的直流電壓表的內電阻R_V的電路圖，其中R_V的電阻約為幾千歐，具體實驗步驟如下：

①把滑線變阻器的滑動片P滑到N端，將電阻箱R₀的阻值調到零；
②閉合電鍵S，調節(jié)滑線變阻器的阻值，使電壓表的示數為3.0V；
③再調節(jié)電阻箱R₀，使電壓表的示數為1.5V，讀出此時電阻箱R₀的阻值；
④斷開電鍵S，整理好儀器．
a）現有電阻箱：A（0～999.9Ω，0.8A），電阻箱B（0～9999Ω，0.2A）；直流電源：E₁（2V，內阻不計），E₂（6V，內阻不計）．
其中電阻箱應選用

 

（填“A”或“B”），直流電源應選用

 

（填“E₁”或“E₂”）；
b）請根據圖a，在圖b中用筆畫線代替導線，連接好實物電路；
c）為了提高實驗精確度，所選用的滑線變阻器R的最大阻值應

 

電阻箱R₀的最大阻值．（填“遠大于”或“遠小于”）；
d）若在此實驗中讀出的電阻箱R₀的阻值為3200Ω，則此電壓表的內阻的測量值為

 

Ω，由于系統誤差的存在，測量值比真實值

 

（填“偏大”或“偏小”）．
（2）某同學在實驗室測汽車電熱器在不同電壓下的電功率，此電熱器額定電壓為12V（車用蓄電池輸出的最高直流電壓）．該同學用學生電源代替蓄電池，輸出電壓為16V，導線、開關等已經備齊，供選擇的器材有：
A．0～3A電流表     B．0～0.6A電流表             C．0～3V電壓表
D．0～15V電壓表    E．0～10Ω、0.5A滑動變阻器   F．0～10Ω、2A滑動變阻器
該同學測量的數據記錄如下：

U/V	2.4	3.0	5.0	8.0	10.0	12.0
I/A	0.15	0.20	0.30	0.40	0.45	0.50

①合理選擇使用的器材：電流表

 

，電壓表

 

，滑動變阻器

 

（填序號）．
②在圖c方框中畫出合理的電路圖．
③電熱器的額定功率為

 

W．

Answer 1

分析：（1）本實驗采用半偏法測量電壓表的內阻，當滑動變阻器內阻遠小于電阻箱最大電阻時，電阻箱所在支路電阻變化，電壓近似不變．根據串并聯電路的特點，結合歐姆定律分析誤差形成的原因．
（2）根據器材選取的原則，即精確、安全，選擇合適的器材．
電流電壓從零開始測起，滑動變阻器采用分壓式接法，根據電熱器電阻的大小確定電流表的內外接．
根據額定電壓和額定電流求出額定功率．

解答：解（1）（a）因待測電壓表內阻為幾千歐，所以電阻箱應選B；因電壓表量程為3V，所以電源應選E₂
（b）實物連線圖如圖
（c）因為該實驗采用半偏法測量電壓表的內阻，要求電阻箱所在支路電阻變化時，電壓近似不變，則滑動變阻器R的最大阻值應遠小于電阻箱R₀的最大阻值．
（d）由于滑動變阻器的輸出端電壓基本不變，等于3V，所以當電壓表讀數為1.5V時，電阻箱兩端電壓也為1.5V，所以電壓表電阻應等于電阻箱的阻值，即電壓表內阻為3200V．
由于系統誤差的存在，實際上滑動變阻器的輸出端電壓略有變化，根據串并聯規(guī)律可知，當電阻箱阻值從零變大后變阻器的輸出電壓將變大，即當電壓表半偏時，電阻箱兩端電壓應大于電壓表電壓，所以電阻箱阻值應大于電壓表內阻，故測量值偏大．
（2）①由實驗數據可知：電壓最大值12.0V，所以電壓表選D，電流最大值0.50A，所以電流表選B，滑動變阻器通過的電流要大于0.5A，所以選擇F．
故選：BDF
②電壓、電流從0開始測量，滑動變阻器接成分壓式．
由題給數據，電熱器的電阻大約10Ω左右，采用電流表外接法．電路圖如下．
③當電壓為12V時，電流為0.5A，所以電熱器的額定功率為：P=UI=6W
故答案為：（1）（a）B，E₂；（b）如圖；（c）遠小于
（d）3200，偏大
（2）①B、D、F；②如圖；③6 W

點評：解決本題的關鍵掌握半偏法的原理，以及知道器材選取的原則，掌握電流表內外接、滑動變阻器分壓限流的區(qū)別．