Question

把電流表改裝成電壓表的實驗中，所用電流表G的滿偏電流I_g為200μA，內(nèi)阻r_g估計在400Ω-600Ω之間．

（1）電路如圖a所示，利用半偏法測定電流表的內(nèi)阻r_g，其供選用的器材如下：
A．滑動變阻器（阻值范圍0～200Ω）
B．滑動變阻器（阻值范圍0～5000Ω）
C．電阻箱（阻值范圍0～999Ω）
D．電阻箱（阻值范圍0～9999 9Ω）
E．電源（電動勢6V，內(nèi)阻0.3Ω）
F．電源（電動勢12V，內(nèi)阻0.6Ω）
依據(jù)實驗要求，R最好選用______、R′最好選用______，電源E最好選用______．（填入選用器材的字母代號）
（2）該實驗操作的步驟有：
A．接通S₁，調(diào)節(jié)電阻R，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
B．接通S₂，調(diào)節(jié)電阻R′，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
C．讀出R′的阻值，即認(rèn)為r_g=R′
用此方法測得電流表內(nèi)阻的測量值與真實值相比______．（填“偏大”或“偏小”）
（3）由此實驗測出電流表內(nèi)阻r_g=500Ω，現(xiàn)通過串聯(lián)一個24.5kΩ的電阻把它改裝成為一個電壓表，則改裝后電壓表的量程為______V．改裝后的電壓表需要用標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行校準(zhǔn)，請將圖b中的器材連接成實驗電路．如果用改裝后的電壓表進(jìn)行測量，表頭示數(shù)如圖c所示，則測得的電壓值是______V．

Answer 1

【答案】分析：選擇器材合適的量程的前提是透徹理解半偏法測量電阻的原理，改裝電壓表的參照電表改裝原理的知識即可
解答：解析：（1）首先我們要知道半偏法測量電流表內(nèi)阻的方法以及測量原理：
如圖，設(shè)電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，S₂打開時，設(shè)電流表滿偏電流I_g=，實驗要求R＞＞R_g，R＞＞r，這樣才有I_g≈，當(dāng)S₂閉合時，R′和R_g并聯(lián)，并聯(lián)后總阻值R_并＜R_g＜＜R，這樣才有S₂閉合后，電路中總電流幾乎不變，仍然近似等于，調(diào)節(jié)R′使電流表半偏為，所以流過R′的電流也為，所以R′=R_g．
從上述原理可知，S₂打開與閉合，近似認(rèn)為干路中電流不變，前提是R＞＞R_g．故實驗器材選擇應(yīng)滿足①電源電動勢盡可能大，②R盡可能大．所以R選用大量程的電阻箱D，R′選用量程跟電流表內(nèi)阻差不多的即可，選C，電源選用電動勢較大的F．
（2）當(dāng)S₂閉合時，R′和R_g并聯(lián)，并聯(lián)后總阻值R_并＜R_g，而電阻R不變，所以S₂閉合后的干路電流比閉合前的總電流要大，即電流大于I_g，而此時電流表支路的電流等于，那么R′支路的電流要大于，那么其電阻肯定要小于R_g．所以，用此方法測量的電流表內(nèi)阻的測量值比真實值要偏�。�
（3）改裝電壓表時是將小量程電流表與大電阻串聯(lián)，設(shè)改裝后電壓表的量程為U則：U=I_g（R_g+24500）=5V
為了使改裝表與標(biāo)準(zhǔn)表在零到量程范圍內(nèi)一一校對，要采用滑動變阻器分壓接法，實物連接圖如圖所示
圖中電流表示數(shù)為I=120μA，則 所 測的電壓U′=I（R_g+24500）=3V
綜上：（1）R選用電阻箱D，R′選用選C，電源選用F
（2）用此方法測量的電流表內(nèi)阻的測量值比真實值要偏�。�
（3）改裝后電壓表量程為5V，實物連接如上圖，如果用改裝后的電壓表進(jìn)行測量，表頭示數(shù)如圖c所示，則測得的電壓值是3V．
點評：本題考查半偏法測電流表內(nèi)阻的原理和電壓表的改裝原理以及改裝表的校對，難點是對半偏法測電流表內(nèi)阻原理的解釋．