Question

15．實(shí)驗(yàn)室有一破損的雙量程電壓表，兩量程分別是3V和15V，其內(nèi)部電路如圖1所示．因電壓表的表頭G已燒壞，無(wú)法知道其電學(xué)特性，但兩個(gè)精密電阻R₁、R₂完好，測(cè)得R₁=2.9kΩ，R₂=14.9kΩ．現(xiàn)有兩個(gè)電表表頭，外形都與原表頭G相同，已知表頭G₁的滿(mǎn)偏電流為1mA，內(nèi)阻為70Ω；表頭G₂的滿(mǎn)偏電流0.5mA，內(nèi)阻為100Ω，又有兩個(gè)定值電阻r₁=40Ω，r₂=30Ω．若保留R₁、R₂的情況下，對(duì)電壓表進(jìn)行修復(fù)，則：

（1）原表頭G滿(mǎn)偏電流I=1mA，內(nèi)阻r=100Ω．
（2）用于修復(fù)電壓表的器材有：G₁、r₁（填器材符號(hào)）．
（3）在虛線(xiàn)框中如圖2畫(huà)出修復(fù)后的電路．
（4）在利用修復(fù)的電壓表，某學(xué)習(xí)小組用伏安法測(cè)量一未知電阻R_x的阻值，又提供器材及規(guī)格為：電流表A量程0～5mA，內(nèi)阻未知；最大阻值約為100Ω的滑動(dòng)變阻器；電源E（電動(dòng)勢(shì)約3V）；開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線(xiàn)若干．由于不知道未知電阻的阻值范圍，學(xué)習(xí)小組為較精確測(cè)出未知電阻的阻值，選擇合適的電路，請(qǐng)你幫助他們補(bǔ)完整電路連接如圖3，正確連線(xiàn)后讀得電壓表示數(shù)為2.0V，電流表示數(shù)為4mA，則未知電阻阻值R_x為500Ω．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律求出表頭的滿(mǎn)偏電流與內(nèi)阻．
（2）應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律選擇實(shí)驗(yàn)器材．
（3）根據(jù)電壓表的改裝原理作出電路圖．
（4）根據(jù)伏安法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)要求明確對(duì)應(yīng)的接法；并由歐姆定律求解電阻．

解答 解：（1）由圖示電路圖可知，電壓表量程：
I_g（r_g+R₁）=3V，
I_g（r_g+R₂）=15V，
代入數(shù)據(jù)解得：I_g=1mA，r_g=100Ω；
（2）修復(fù)電壓表，表頭滿(mǎn)偏電流為，I_g=1mA，
電阻應(yīng)為：r_g=100Ω，需要的實(shí)驗(yàn)器材為：G₁、r₂．即將G₁、r₂串聯(lián)在電路中使用，即可得到10Ω的內(nèi)阻；
（3）根據(jù)以上分析可知，電路圖如圖所示：
（4）根據(jù)題意可明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用分壓接法，因不明確電表內(nèi)阻之間的關(guān)系；故可以采用外接法也可以采用內(nèi)接法；故實(shí)物圖如圖所示：
根據(jù)R=$\frac{U}{I}$可知，待測(cè)電阻應(yīng)等于R=$\frac{U}{I}$=$\frac{2}{0.004}$=500Ω；

故答案為：（1）1mA；100Ω；（2）G₁、r₁；（3）如圖所示．（4）如圖所示；500．

點(diǎn)評(píng) 在“伏安法”測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)中，要注意明確實(shí)驗(yàn)原理，正確選擇實(shí)驗(yàn)電路的接法，并能準(zhǔn)確連接實(shí)物圖，同時(shí)能根據(jù)對(duì)應(yīng)的歐姆定律分析數(shù)據(jù)；找出實(shí)驗(yàn)誤差．