Question

待测电阻R_x的阻值约为20Ω，现要测量其阻值，实验室提供器材如下：
A、电流表A₁（量程150mA，内阻约为10Ω）
B、电流表A₂（量程20mA，内阻r₂=30Ω）
C、电压表V（量程15V，内阻约为3000Ω）
D、定值电阻R=100Ω
E、滑动变阻器R₁，最大阻值为5Ω，额定电流为1.0A
F、滑动变阻器R₂，最大阻值为5Ω，额定电流为0.5A
G、电源E，电动势E=4V（内阻不计）
H、电键S及导线若干
（1）为了使电表调节范围较大，测量准确，测量时电表读数不得小于其量程的，请从所给的器材中选择合适的实验器材______（均用器材前对应的序号字母填写）；
（2）根据你选择的实验器材，请你在虚线框内画出测量R_x的最佳实验电路图并标明元件符号；
（3）待测电阻的表达式为R_x=______，式中各符号的物理意义为______．

Answer

（1）实验需要电源、导线，然后根据题目要求选择电流表、电压表、滑动变阻器．
（2）根据实验原理及所选实验器材设计实验电路．
（3）根据电路结构、应用欧姆定律可以求出待测电阻阻值的表达式．
【解析】
（1）由于电源电动势为4V，电压表V量程为15V，达不到其量程的三分之一，故电压表不能使用；可用电流表A2与定值电阻R串联扩大其电压量程，当作电压表与电流表A1配合使用伏安法测量待测电阻阻值，由于改装的电压表内阻已知，故电流表A1采用外接法，改装的电压表电压量程为20mA×130Ω=2.6V，滑动变阻器最大阻值为5Ω，无法起到限流作用，故滑动变阻器采用分压式接法；此时考虑到干路最小电流约为=0.8A，故滑动变阻器只能选择R1，经过估算当电流表
A1满偏时，电流表A2也正好满篇，非常匹配，因此满足电表读数不得小于量程的三分之一，故器材选择A、B、D、E、G、H．
（2）电流表A2与定值电阻R串联组成电压表，滑动变阻器采用分压接法，电流表采用外接法，实验电路图如图所示．
（3）待测电阻两端电压U=I2（R+r2），通过待测电阻的电流IX=I1-I2，待测电阻Rx==，其中I1、I2分别为电流表A1和A2的示数，R和r2分别为定值电阻和电流表A2的阻值．
故答案为：（1）A、B、D、E、G、H；（2）电路图如图所示；
（3）；I1、I2分别为 A1和A2表示数，R与r2分别为定值电阻和A2内阻的阻值．