为了测定电压表Vx的内阻,采用了如图1所示的电路。其中:Vx是待测电压表,量程3V,内阻约3kΩ;V是标准电压表,量程2V,内阻约2kΩ;R1是电阻箱,阻值范围是0~9999.9Ω;R2是滑动变阻器;R3是保护电阻;E是电池组,电动势6V,内阻不计;S1是单刀单掷开关,S2是单刀双掷开关。
①实验步骤如下:
(a)根据电路图1连线。
(b)将开关S2扳到连接点a处,接通开关S1,调节滑动变阻器R2,使电压表V的读数是1.50V。
(c)断开开关S1,将开关S2扳到连接点b处,接通开关S1,保持 不变,调节 使电压表V的读数是 V,则可以认为电阻箱R1的阻值就等于电压表Vx的内阻。
(d)若此时电阻箱R1各旋钮的位置如图2所示,则电阻箱R1的阻值是 Ω,即为待测电压表Vx的内阻。
②用本实验方法测得的电压表Vx的内阻值与电压表Vx内阻的真实值相比较,测量值 (填序号)。
A.略大于 B.略小于 C.等于
③上述实验中,闭合开关S1和S2后(先闭合S2后闭合S1),无论怎样调节电阻箱R1和滑动变阻器R2,都要保证两个电压表的安全。在下面提供的四个电阻中,保护电阻R3应选用 (填序号)。
A.4kΩ B.3.33kΩ C.2.4kΩ D.1kΩ
解析:
①(c)断开开关S1,将开关S2扳到连接点b处,接通开关S1,保持滑动变阻器R2接入电路的阻值不变,
调节电阻箱R1接入电路的阻值使电压表V的读数是1.5V,则可以认为电阻箱R1的阻值就等于电压表Vx的内阻;
(d)由图2知,电阻箱R1的阻值是
3×1000Ω+0×100Ω+9×1Ω+0×0.1Ω=3009.0Ω;
②由于实验中电阻箱与待测电压表两端电压U相等,流过它们的电流I相等,由知:
电阻箱阻值与待测电压表内阻相等,所以用本实验方法测电压表Vx的内阻,测量值与真实值相等,故选C;
③开关S2扳到连接点b处,接通开关S1,滑动变阻器接入电路的阻值为零,
电阻箱接入电路的阻值为最大阻值R1=9999.9Ω时,等效电路图如图所示,
当电压表V示数为最大值,等于其量程时UV=2V,由欧姆定律得:
流过电压表的电流
流过电阻箱R1的电流
由并联电路的特点知,流过电阻R3的电流
I3=IV+I1=0.001A+0.0002A=0.0012A,
电阻R3两端的电压
U3=U﹣UV=6V﹣2V=4V;
电阻R3的阻值
故选B。
故
①
(c)滑动变阻器R2接入电路的阻值;电阻箱R1接入电路的阻值;1.5。
(d)3009.0。
②C
③B
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