Question

一位同學設計了如圖所示的電路來測電壓表的內阻R，電壓表的量程為50mV，內阻約為50Ω．其實驗的方法是：①將電鍵S₁閉合、S₂斷開，調節滑動變阻器R使得電表的指針達到滿偏；②保持變阻器R的阻值不變，再將電鍵S₂閉合，調節電阻箱R₁，使得電表的指針指在刻度盤的中央；③可以認為電阻R_x=R₁．
（1）實驗中調整電阻箱達到實驗要求時，電阻箱的各個旋鈕的位置如圖所示，待測電壓表的內阻是______．
（2）如果電源E，電動勢為4V，下面提供最大阻值不同的四個滑動變阻器供選用，既要滿足實驗要求，又要調整方便，變阻器______（填寫阻值相應的字母 ）
A．10Ω              B．100Ω
C． 6kΩ              D．20kΩ
（3）電壓表內阻R_V測量結果的相對誤差為，試推導出相對誤差跟電源的電動勢E和電壓表的量程U的關系式．并估算此實驗的相對誤差（取一位有效數字）．
（4）若要將此電壓表改裝為量程為3V的電壓表，應該怎么做，畫出電路圖．

Answer 1

【答案】分析：本題（1）的關鍵是根據各個檔位分別讀出對應的阻值，然后依次相加即可，注意最小分度值；（2）題的關鍵是根據歐姆定律和閉合電路歐姆定律算出電路中最小電阻；（3）題的關鍵是根據歐姆定律列出方程，然后根據相對誤差的概念解出表達式即可；（4）題的關鍵是根據串聯電阻的分壓作用，畫出電壓表的改裝圖，然后求出分壓電阻值即可．
解答：解：（1）電阻箱的讀數為R=4×10+3×1+0×0.1=43.0Ω
（2）由S₁閉合、S₂斷開，電壓表滿偏可知，電路中的最大電流應為==1mA，所以整個電路的最小電阻應為==4000Ω，所以變阻器最小阻值應為=4000-50=3500Ω，所以滑動變阻器應選C．
（3）S₂斷開時，應滿足
S₂閉合時，應滿足                    
消R得                
相對誤差 =1%                   
（4）改裝的電壓表電路圖如圖所示，串聯一個電阻，由歐姆定律可得   3=，解得R=2537Ω           

故答案為：（1）43.0
         （2）C
         （3），1%
         （4）串聯一個2537Ω的電阻，
點評：要掌握①電阻箱的讀數方法；②通過估算選取實驗器材；③靈活運用歐姆定律和閉合電路歐姆定律．