Question

20．某同學(xué)想把滿偏電流為1.0mA的電流表A₁改裝成為雙量程電壓表，并用改裝的電表去測量某電源的電動勢和內(nèi)阻；
（1）圖甲是測量A₁內(nèi)阻的實驗原理圖，其中A₂量程小于A₁，先閉合開關(guān)S₁，將S₂撥向接點a，調(diào)節(jié)變阻器R₂直至A₂滿偏；
（2）保持R₂滑片位置不動，將S₂撥向接點b，調(diào)節(jié)R₁，直至A₂滿偏，此時電阻箱旋鈕位置如圖乙所示，記錄數(shù)據(jù)，斷開S₁，則可得A₁的內(nèi)阻R=10.0Ω；

（3）現(xiàn)用此電流表改裝成0-3V和0-6V的雙量程電壓表，電路如圖丙所示，則R₃=3000Ω；
（4）用改裝后的電壓表的0-3V檔接在待測電源（內(nèi)阻較大）兩端時，電壓表的示數(shù)為2.10V；換用0-6V檔測量，示數(shù)為2.40V；則電源的電動勢E為2.80V，內(nèi)阻r為1000Ω；
（5）將上述電源與兩個完全相同的元件X連接成電路圖丁，X元件的伏安特性曲線如圖戊；則通過X元件的工作電流為1.20mA．

Answer 1

分析 （2）本實驗有的等效替代法，即在同樣位置若電流相等則電阻相同即A₁的內(nèi)阻等于R₁的阻值．
（3）由部分電路歐姆定律求解電阻阻值：6V量程的總電阻減去3V量程的總電阻即為R_B阻值．
（4）根據(jù)改裝原理可求得電表內(nèi)阻，再根據(jù)閉合電路歐姆定律進行分析即可確定電動勢和內(nèi)電阻；
（5）做出電源的I-U圖，外電阻的I-U圖，兩圖的交點為工作電流，工作電壓，從而確定工作電流．

解答 解：（2）A₁的內(nèi)阻等于R₁的阻值，R₁的阻值為：1×10+0×0.1=10.0Ω
（3）由歐姆定律知R_B=$\frac{6}{{I}_{g}}$=$\frac{6}{1×1{0}^{-3}}$=3000Ω
（4）量程為3V的內(nèi)阻R_v1=$\frac{3}{{I}_{g}}$=$\frac{3}{1×1{0}^{-3}}$=3000Ω
量程為6V的內(nèi)阻為R_v2=$\frac{6}{{I}_{g}}$=$\frac{6}{1×1{0}^{-3}}$=6000Ω
分別接在電源上：E=2.1+$\frac{2.1}{3000}r$    ①
                     E=2.4+$\frac{2.4}{6000}$r           ②
解得：E=2.80V    r=1000Ω
（5）作出電源的I-U圖，再做出兩電阻串聯(lián)后的I-U圖，其交點為工作電流，工作電壓；
如圖可知工作電流為1.20mA
故答案為：（2）10.0；（3）3000；（4）2.80，1000，1.20

點評 本題考查電源電動勢和內(nèi)阻的測量以及電表的改裝原理，要注意在考查電壓表的改裝原理，明確串聯(lián)電阻與對應(yīng)的量程的關(guān)系；對于工作電流與工作電壓用畫I-U圖求交點的方法，但要明確所給的電阻的I-U圖的變換．