Question

11．現(xiàn)要測量電壓表的內阻和電源的電動勢，提供的器材有：
電源（電動勢約為6V，內阻不計）
電壓表V₁（量程2.5V，內阻約為2.5kΩ）
電壓表V₂（量程3V，內阻約為10kΩ）
電阻箱R₀（最大阻值9999.9Ω）
滑動變阻器R₁（最大阻值為3kΩ）
滑動變阻器R₂（最大阻值為500Ω）
單刀雙擲開關一個．導線若干．
（1）在圖1中完成測量原理電路圖的練習；
（2）電路中應選用的滑動變阻器R₁（選填“R₁”、“R₂”）；
（3）按照下列實驗步驟進行實驗：
①閉合開關前，將滑動變阻器和電阻箱連入電路的阻值調至最大；
②閉合開關，將電阻箱調到6kΩ，調節(jié)滑動變阻器至適當?shù)奈恢茫�此時電壓表V₁的示數(shù)為1.60V，電壓表V₂的示數(shù)為2.40V；
③保持滑動變阻器連入電路的阻值不變，在將電阻箱調到2kΩ，此時電壓表V₁的示數(shù)如圖2，其示數(shù)2.10V，電壓表V₂的示數(shù)為1.40V；
（4）根據實驗數(shù)據，計算得到電源的電動勢為5.60V，電壓表V₁的內阻為2.5kΩ，電壓表V₂的內阻為10kΩ．

Answer 1

分析 （1）明確實驗原理，分析給出的實驗儀表，從而確定對應的實驗原理圖；
（2）分析電表內阻以及電阻箱的使用，從而確定變阻器采用限流接法時應采用大電阻；
（3）根據電壓表量程分析最小分度，從而確定讀數(shù)；
（4）根據串并聯(lián)電路的規(guī)律進行分析，對兩種情況進行列式，聯(lián)立求出電表內阻，再根據閉合電路歐姆定律進行分析，從而確定電源的電動勢．

解答 解：（1）由題意可知，本實驗需要測量電壓表內阻和電源的電動勢，故應采用電阻箱與電壓表組合進行測量；電源的電動勢為6V，而兩電壓表量程均較小，因此采用電壓表V₂與電阻箱并聯(lián)，再與電壓表V₁串聯(lián)的方式進行測量；電路圖如圖所示；
（2）因電壓表內阻以及電阻箱使用電阻均較大，所以變阻器應采用總阻值較大的R₁；
（3）電壓表量程為2.5V，最小分度為0.1V，故電壓表示數(shù)為2.50V；
（4）根據（3）中數(shù)據可知：
$\frac{{U}_{2}}{R}+\frac{{U}_{2}}{{R}_{v2}}=\frac{{U}_{1}}{{R}_{v1}}$
$\frac{U{′}_{2}}{R′}$+$\frac{U{′}_{2}}{{R}_{v2}}$=$\frac{U{′}_{1}}{{R}_{v1}}$
代入數(shù)據可得：
$\frac{2.40}{6000}$+$\frac{2.40}{{R}_{V2}}$=$\frac{1.60}{{R}_{v1}}$
$\frac{1.40}{2000}$+$\frac{1.40}{{R}_{V2}}$=$\frac{2.10}{{R}_{v1}}$
聯(lián)立解得：R_V1=2500Ω=2.5KΩ；
R_V2=10KΩ
利用閉合電路歐姆定律可知，U₁+U₂=E-$\frac{{U}_{1}}{{R}_{v1}}$（R_r+r）
U₁'+U₂'=E-$\frac{{U′}_{1}}{{R}_{v1}}$（R_r+r）
代入數(shù)據聯(lián)立解得：E=5.60V；
故答案為：（1）如圖所示；（2）R₁；（3）2.10；（4）5.60；2.5；10．

點評 本題考查測量電動勢和內電阻的實驗，同時加入了電壓表內阻的實驗，屬于探究性的實驗，要求能準確分析實驗電路，明確實驗原理，從而確定對應的電路圖，同時注意明確閉合電路歐姆定律以及串并聯(lián)電路的規(guī)律的應用．