Question

20．研究性學(xué)習(xí)小組圍繞一個(gè)量程為30mA的電流計(jì)展開(kāi)探究．
（1）為測(cè)量該電流計(jì)的內(nèi)阻，同學(xué)甲設(shè)計(jì)了如圖（a）所示電路．圖中電源電動(dòng)勢(shì)未知，內(nèi)阻不計(jì)．閉合
開(kāi)關(guān)，將電阻箱阻值調(diào)到20Ω時(shí)，電流計(jì)恰好滿(mǎn)偏；將電阻箱阻值調(diào)到95Ω時(shí)，電流計(jì)指針指在如圖（b）所示位置，則電流計(jì)的讀數(shù)為12.0mA．由以上數(shù)據(jù)可得電流計(jì)的內(nèi)阻R_g=630Ω．
（2）同學(xué)乙將甲設(shè)計(jì)的電路稍作改變，在電流計(jì)兩端接上兩個(gè)表筆，如圖（c）所示，設(shè)計(jì)出一個(gè)簡(jiǎn)易的歐姆表，并將表盤(pán)的電流刻度轉(zhuǎn)換為電阻刻度：閉合開(kāi)關(guān)，將兩表筆斷開(kāi)，調(diào)節(jié)電阻箱，使指針指在“30mA”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為∞Ω（填“0”或“∞”）；再保持電阻箱阻值不變，在兩表筆間接不同阻值的已知電阻找出對(duì)應(yīng)的電流刻度．則“10mA”處對(duì)應(yīng)表筆間電阻阻值為6Ω．
（3）若該歐姆表使用一段時(shí)間后，電池內(nèi)阻變大不能忽略，電動(dòng)勢(shì)不變，但將兩表筆斷開(kāi)，調(diào)節(jié)電阻箱指針仍能滿(mǎn)偏，按正確使用方法再進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果與原結(jié)果相比將不變（填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）由圖示電流表表盤(pán)確定其分度值，讀出其示數(shù)；應(yīng)用閉合電路歐姆定律求出電流表內(nèi)阻．
（2）歐姆表的工作原理是閉合電路的歐姆定律，應(yīng)用閉合電路歐姆定律分析答題．
（3）根據(jù)閉合電路的歐姆定律分析實(shí)驗(yàn)誤差．

解答 解：（1）由圖（b）所示表盤(pán)可知，其分度值為1mA，示數(shù)為12.0mA，
將電阻箱阻值調(diào)到20Ω時(shí)，電流計(jì)恰好滿(mǎn)偏，
根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=I_g（R+R_g），即E=0.03（20+R_g）…①
將電阻箱阻值調(diào)到95Ω時(shí)，電流計(jì)的讀數(shù)為12mA，
根據(jù)閉合電路歐姆定律：E=0.012（95+R_g）…②
聯(lián)立①②得：R_g=30Ω
（2）將兩表筆斷開(kāi)，即相當(dāng)于所測(cè)電阻無(wú)窮大，則指針指在“30mA”處，此處刻度應(yīng)標(biāo)阻值為∞；
根據(jù)閉合電路歐姆定律將兩表筆斷開(kāi)時(shí)有：I_g=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}}$=30mA…①，
當(dāng)兩表筆接上電阻R_X時(shí)有：I_干=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}+{R}_{X}}$…②，
根據(jù)分流公式可得通過(guò)電流表的電流為：I=$\frac{{R}_{X}}{{R}_{g}+{R}_{X}}$…③
聯(lián)立①②③并將E=1.5V，R_g=30Ω，代入解得：R_x=6Ω．
根據(jù)閉合電路歐姆定律可知電池新時(shí)有：I_g=$\frac{E}{r+{R}_{g}+R}$=$\frac{E}{（r+R）+{R}_{g}}$，
測(cè)量電阻時(shí)電流表示數(shù)為：I=$\frac{E}{（R+r）+\frac{{R}_{g}{R}_{X}}{{R}_{g}+{R}_{X}}}$，
歐姆表用一段時(shí)間調(diào)零時(shí)有：I_g=$\frac{E}{r′+{R}_{g}+R′}$=$\frac{E}{（r′+R′）+{R}_{g}}$，
測(cè)量電阻時(shí)：I=$\frac{E}{（r′+R′）+\frac{{R}_{g}{R}_{X}′}{{R}_{g+{R}_{X}′}}}$，比較可知r+R=r′+R′，
所以若電流相同則R_x=R_x′，即測(cè)量結(jié)果不變．
故答案為：（1）12.0；30；（2）∞；6；（3）不變．

點(diǎn)評(píng) 此題的易錯(cuò)之處在于兩表筆不是接在干路上，而是接在電流表兩端，故應(yīng)根據(jù)電路圖結(jié)合分流公式寫(xiě)出通過(guò)電流表的電流表達(dá)式，在解方程得出結(jié)果．