Question

5．某同学利用如图（a）所示的电路测量一微安表（量程为100μA，内阻大约为2500Ω）的内阻．可使用的器材有：两个滑动变阻器R₁，R₂（其中一个阻值为20Ω，另一个阻值为2000Ω）；电阻箱R_z（最大阻值为99999.9Ω）；电源E（电动势约为1.5V）；单刀双掷开关S₁和S₂．C、D分别为两个滑动变阻器的滑片．

（1）按原理图（a）将图（b）中的实物连线．
（2）完成下列填空：
①R₁的阻值为20Ω（填“20”或“2000”）
②为了保护微安表，开始时将R₁的滑片C滑到接近图（a）中的滑动变阻器的左端（填“左”或“右”）对应的位置；将R₂的滑片D置于中间位置附近．
③将电阻箱R_z的阻值置于2500.0Ω，接通S₁．将R₁的滑片置于适当位置，再反复调节R₂的滑片D的位置、最终使得接通S₂前后，微安表的示数保持不变，这说明S₂接通前B与D所在位置的电势相等（填“相等”或“不相等”）
④将电阻箱R_z和微安表位置对调，其他条件保持不变，发现将R_z的阻值置于2601.0Ω时，在接通S₂前后，微安表的示数也保持不变．待微安表的内阻为2550Ω（结果保留到个位）．
（3）写出一条提高测量微安表内阻精度的建议：调节R₁上的分压，尽可能使微安表接近满量程．．

Answer 1

分析 （1）根据电路原理图在实物图上连线；
（2）①根据实验方法确定R₁选择阻值较小或较大的滑动变阻器；②为了保护微安表，分析滑片C开始应处的位置；
③接通S₂前后，微安表的示数保持不变，由此分析电势高低；
④根据比例方法确定R_x的值；
（3）从减少误差的方法来提出建议．

解答 解：（1）根据电路原理图在实物图上连线，如图所示：

（2）①R₁选择20Ω；这是因为滑动变阻器的分压式接法要求滑动变阻器的最大阻值远小于负载阻值，滑动变阻器的最大阻值越小，滑片滑动时，电压变化越均匀，越有利于实验的进行；故R₁=20Ω；
②为了保护微安表，通过微安表的电流应从零逐渐增大，当滑片C滑到滑动变阻器的最左端时，通过微安表的电流为零．所以开始时，滑片C应滑到滑动变阻器的最左端；
③接通S₂前后，微安表的示数保持不变，则微安表两端的电压不变，又微安表右端电势在S₂接通前后保持不变，所以说明S₂接通前B与D所在位置的电势相等；
④设微安表内阻为R_x，根据题意有$\frac{2500}{{R}_{x}}=\frac{{R}_{x}}{2601}$，解得R_x=2550Ω；
（3）为了提高精度，可以调节R₁上的分压，尽可能使微安表接近满量程．
原因是，在微安表的读数接近满量程的情况下，为了使B、D两点电势相等而调节滑动变阻器R₂时，R₂滑片的微小偏差将导致微安表指针产生较大偏摆，有利于更精确的调节R₂；反之，在微安表指针偏摆较小的情况下，R₂滑片的微小偏差很难从微安表上显示出来．
故答案为：（1）图见解析；（2）①20；②左；③相等；④2550；（3）调节R₁上的分压，尽可能使微安表接近满量程．

点评 对于实验题，要弄清楚实验目的、实验原理以及数据处理、误差分析等问题，一般的实验设计、实验方法都是根据教材上给出的实验方法进行拓展，延伸，所以一定要熟练掌握教材中的重要实验．对于实验仪器的选取一般要求满足安全性原则、准确性原则和操作方便原则．