Question

要測量一個電流表G的內(nèi)阻R_g（內(nèi)阻約在1kΩ-2kΩ之間），其量程為250 μA．提供的器材有：電源E（4V，內(nèi)阻0.6Ω），電阻箱R_A（0-9999Ω），滑動變阻器R₁（0-20Ω，1A），滑動變阻器R₂（0-250Ω，0.6A），滑動變阻器R₃（0-1kΩ，0.3A），標準電流表G’（量程250 μA），電鍵S₁、S₂、S₃及導線若干．今有甲、乙兩同學，用不同的測量方法來測出內(nèi)阻．
Ⅰ．甲同學利用圖1的電路圖來測量內(nèi)阻，其實驗步驟如下：
①先按電路圖1接好各元件，并使滑動觸頭P先置b端，斷開電鍵S₁，且使電阻箱阻值為零．②閉合電鍵S₁，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使G表達到滿刻度I_g．③調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為I_g/2，記下電阻箱數(shù)值R．④即得待測電流表內(nèi)阻R_g=R．
Ⅱ．乙同學利用圖2的電路圖來測得內(nèi)阻，其實驗步驟如下：①先按電路圖2接好各元件，并使滑動觸頭P先置于b端，斷開電鍵S₁、S₂、S₃，且使電阻箱阻值為零．②閉合電鍵S₁、S₂，調(diào)節(jié)滑動觸頭P于某一位置，使G’表達到滿刻度I_g．③閉合電鍵S₃，斷開電鍵S₂，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G’表電流仍為I_g，記下電阻箱數(shù)值R．④即得待測電流表內(nèi)阻R_g=R．
（1）在不考慮操作過程中的失誤的前提下，僅就電路設計而言，你認為能更準確地測出電流表內(nèi)阻值的是

 

同學設計的方案．
（2）請糾正你選擇的方案在操作過程中的兩處失誤：
a．

 

；
b．

 

．
（3）你認為測量精度較差的另一個設計方案中所得到的電流表內(nèi)阻測量值

 

電流表內(nèi)阻真實值（選填“大于”或“小于”）．要使這一誤差盡可能小，該方案中滑動變阻器選擇

 

．

Answer 1

分析：解答本題應抓�。�
（1）、圖1中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為

1

2

I_g時，由于外電路總電阻增大，電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實值．圖2，采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
（2）對于圖2，
a、開關(guān)閉合前，都應將滑動變阻器的滑片P先置于a端，開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
b、電阻箱阻值在測量前應先置于2kΩ以上．
3、為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應選擇較小的．

解答：解：1、乙同學的方案能更準確地測出電流表內(nèi)阻值．因為甲同學的方案中，調(diào)節(jié)電阻箱電阻值，使G表電流為

1

2

I_g時，由于外電路總電阻增大，變阻器輸出的電壓增大，即電流表與電阻箱串聯(lián)的總電壓已增大，電阻箱的電壓將大于電流表的電壓，根據(jù)串聯(lián)電路分析特點可知，測量值將大于電流表內(nèi)阻真實值．乙同學采用等效替代的方法，沒有系統(tǒng)誤差．
2、乙同學的失誤有兩個：
  a、開關(guān)閉合前，都應將滑動變阻器的滑片P先置于a端，使開關(guān)閉合后電路中輸出電壓從最小值往大開始調(diào)節(jié)，防止電流過大，燒壞電流表；
  b、電阻箱阻值在測量前應先置于2kΩ以上．
3、由上分析可知，甲同學方案中，所得到的電流表內(nèi)阻測量值大于電流表內(nèi)阻真實值．為調(diào)節(jié)方便，變阻器的總電阻應選擇R₁．
故答案為：
（1）乙；                                             
（2）a．連接電路中應將滑動變阻器的滑片P先置于a端；
     b．電阻箱阻值在測量前應先置于2kΩ以上．           
（3）大于，R₁．

點評：本題中考查了電學實驗的常規(guī)，即開關(guān)閉合前應將滑動變阻器的滑片調(diào)到開關(guān)閉合后輸出電壓最小的位置．從實驗原理出發(fā)，分析誤差，選擇可行的實驗方案．