Question

（2006?福建模拟）（1）实验室有打点计时器、天平、刻度尺三种器材，现要完成下列实验：
A．验证动量守恒定律   B．验证机械能守恒定律  C．研究平抛物体的运动
你认为（以下只需填写字母即可）①实验中必须用到打点计时器的有

B

；②实验中必须用到天平的有

A

；③实验中必须用到刻度尺的有

ABC

．
（2）实验室内有一毫伏表mV（量程500mV，内阻约为500Ω），现要测其内阻R_V，实验室还提供下列器材：
干电池E，（电动势约3V，内阻较小）
滑线变阻器R₁（电阻0～20Ω）
标准电流表A（量程15mA，内阻约100Ω）
定值电阻R₂（电阻为500Ω）
定值电阻R₃（电阻为40Ω）
开关S及导线若干
①请你设计一种尽可能精确地测定毫伏表mV内阻R_V的测量电路，要求在测量中各电表的读数均不小于其量程的

1

3

，把实验电路原理图画在虚线方框内（标明各元件字母代号）．
②写出需要测量的物理量

毫伏表的读数U，电流表的读数I

；写出须直接应用的已知物

定值电阻R₃的阻值（或定值电阻R₂、R₃的阻值）

（均用文字和字母表示）
③用这些物理量计算毫伏表mV内阻R_V的表达式为 R_V=

UR   3

IR   3 -U

（图甲）或

UR   2 R   3

IR   2 R   3 -U (R   2 +R   3 )

（图乙）

．

Answer 1

分析：本题（1）的关键是明确题目中有关实验的实验原理即可；题（2）的关键是通过估算可知，应将毫伏表与定值电阻并联后再与电流表串联，才能完成毫伏表内阻的测量．

解答：解：（1）根据三个实验的实验原理可知，①只有验证机械能守恒定律实验需要打点计时器（测量速度时需要用到时间T），所以应选B；
②由于动量与质量有关，所以验证动量守恒定律实验需要用天平测量质量，即应选A；
③由于三个实验都需要用刻度尺测量长度，所以应选ABC．
（2）①由于待测毫伏表的满偏电流为：

I

V

=

U

R   V

=

500

500

mA=1mA，远小于标准电流表的量程15A，所以不能将毫伏表与电流表直接串联使用，应进行改装设计：
方案一：将毫伏表与

R

3

并联后再与电流表串联，计算可得毫伏表与定值电阻的总电流为：
I=

U

R   V

+

U

R   3

=

500

500

mA+

500

40

mA=13.5mV，与电流表量程15mA接近，所以可行；
方案二：将毫伏表与定值电阻

R

2

、R

3

三者并联，再与电流表串联，计算可得毫伏表与与定值电阻总电流为：
I=

U

R   V

+

U

R   2

+

U

R   3

=

500

500

mA+

500

500

mA+

500

40

mA=14.5mA，与电流表量程15mA接近，所以可行．
由于待测毫伏表的电阻远大于滑动变阻器的全电阻，所以变阻器应用分压式接法，电路图分别如图甲、图乙所示：

③由欧姆定律，甲图应有：I=

U

R   V

+

U

R   3

解得：

R

V

=

UR   3

IR   3 -U

乙图应有：I=

U

R   V

+

U

R   2

+

U

R   3

解得：

R

V

=

UR   2 R   3

IR   2 R   3 -U (R   2 +R   3 )

故答案为：（1）B，A，ABC
（2）①如图甲或图乙；②毫伏表的读数U，电流表的读数I；③

UR   3

IR   3 -U

（图甲）或

UR   2 R   3

IR   2 R   3 -U (R   2 +R   3 )

（图乙）．

点评：对电学实验设计题目，注意电压表或电流表的反常规使用方法，可以先画出可能的电路图，然后进行估算，若通过电流表和电压表的最大电流或最大电压与表的量程接近，则电路的设计就是可行的．