Question

5．某实验小组想用“伏安法”测电源电动势和内电阻，实验室可供选择的器材有：
A．迭层电池（电动势约为8V，内电阻约为2Ω）
B．电压表（量程为6V，内阻约3kΩ）
C．电阻箱（阻值范围0～999.9Ω）
D．滑动变阻器（阻值为0～20Ω，额定电流2A）
E．滑动变阻器（阻值为0～2kΩ，额定电流0.2A）
电键及导线若干
由于电压表的量程小于电源的电动势，实验中要把电压表改装为量程为9V的电压表．他们按如图所示的电路进行了操作，请完成下列步骤中的填空．
第一步：把滑动变阻器R₁滑动片移到最左端，把R₂调到0
第二步：闭合开关S，调节滑动变阻器R₁，使电压表的读数为6V
第三步：把R₂调到适当的位置，使电压表的读数为4V
第四步：保持R₂阻值不变，电压表和R₂串联，撤去其它线路，即得量程为9V的电压表．在上述实验过程中，R₁应选用D，R₂应选用E（用器材前的大写字母表示）．用上述改装后的电压表测量的电压值小于真实值（填写“大于”、“小于”或“等于”）

Answer 1

分析 明确实验原理，知道电压表如何扩大量程，并且根据分压原理进行分析，明确利用串联电路电压之比求出电阻之比的方法．

解答 解：电压表原来量程为6V，要改装成9V量程，应串联一个电阻，根据串联电路规律可知，电压表内阻与串联电阻的比值应为：$\frac{6}{9-6}$=2； 即分压之比为2：1；
由第一步和第二步可知，已将电压表示数调为6V，即滑动变阻器左侧电压为6V，根据分压原理可知，要使电阻箱阻值是电压表内阻的一半，则电压应为其一半，故应将电压表示数调至4V，此时滑动变阻器的接入电阻即为电压表内阻的一半；
第四步，因R₁起分压作用，故应采用小电阻D； 根据分压原理可知，滑动变阻器应大于1.5Ω； 故R₂应选择E； 由于实验中采用与滑动变阻器并联的方式，当接入电阻变大时，并联部分分压增大，因此达到电压表示数为4V时，串联的总电阻大于2V，因此电压之比小于2；故滑动变阻器接入电阻比真实需要的电阻偏大，因此电压表分压偏小，故在测量时其示数偏小；
故答案为：4； D； E； 偏小．

点评 本题实质上考查的是电表的改装原理，而本实验中命题立意较新，对学生要求较高，但只要能明确实验原理，正确掌握串并联电路的规律即可正确求解．