小明同学通过实验测定一个阻值约为5Ω的电阻Rx的阻值。现有电源(3V,内阻可不计)、
滑动变阻器(0~50Ω,额定电流2A)、开关和导线若干,以及下列电表:
A.电流表(0~3A,内阻约0.025Ω)
B.电流表(0~0.6A,内阻约0.125Ω)
C.电压表(0~3V,内阻约3kΩ)
D.电压表(0~15V,内阻约15kΩ)
(1)为减小测量误差,在实验中,电流表应选用 ,电压表应选用 (选填器材前的字母);实验电路应采用图中的 (选填“甲”或“乙”)。
(2)丙图是测力Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,请根据在(1)问中所选的电路图,补充完成图中实物间的连线。
(3)接通开关,发现电流表没有示数,电压表有示数,由此分析,出现这一现象的原因是 。
(4)排除故障后,接通开关,改变滑动变阻器滑片P的位置,并记录对应的电流表示数I、电压表示数U.某次电表示数如图丁所示,可得该电阻的测量值Rx= Ω(保留两位有效数字)。
(5)若在(1)问中选用甲电路,产生误差的主要原因是 ;若在(1)问中选用乙电路,产生误差的主要原因是 。(选填选项前的字母)
A.电流表测量值大于流经Rx的电流值
B.电流表测量值小于流经Rx的电流值
C.电压表测量值小于Rx两端的电压值
D.电压表测量值大于Rx两端的电压值。
解析:
(1)由电源的电压为3V可知,电压表的量程为0~3V,即选择C电压表;
电路中的最大电流约为
电流表的量程为0~0.6A,即选择B电流表;
待测电阻阻值约为5Ω,电流表内阻约为0.125Ω,电压表内阻约为3kΩ,电压表内阻远大于待测电阻阻值,电流表应采用外接法,应选择图甲所示电路图;
(2)电压表选小量程与Rx并联,电流表与Rx串联,如下图所示:
(3)接通开关,发现电流表没有示数,电压表有示数,说明电压表并联部分断路,原因可能是电阻Rx断路;
(4)由图丁可知,电流表的量程为0~0.6A,分度值为0.02A,通过Rx的电流为I=0.5A,
电压表的量程为0~3V,分度值为0.1V,Rx两端的电压为U=2.6V,
该电阻的测量值
(5)甲图采用的是电流表外接法,实际上电压表并不是理想电表,所以电压表也有电流通过,电流表测量的是通过Rx和电压表的电流之和,
所以产生误差的主要原因是电流表测量值大于通过Rx的电流值,导致测量的电阻Rx比实际偏小,故选A;
乙图采用的是电流表内接法,实际上电流表并不是理想电表,所以电流表两端也有电压,电压表测量的电压是Rx和电流表两端的电压之和,
所以产生误差的主要原因是电压表测量值大于Rx两端的电压值,导致测量的电阻Rx比实际偏大,故选D。
故:
(1)B;C;甲;
(2)如上图所示;
(3)电阻Rx断路;
(4)5.2;
(5)A;D。
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