Question

12．某同學在“把電流表改裝成電壓表”實驗中，需要利用如科所示的電路測定電流表的內阻，其主要操作步驟如圖：
第一步：接通S₁，調節(jié)R₁，使電流表指針偏轉到滿刻度；
第二步：再接通S₂，保持R₁不變，調節(jié)R₂，使電流表指針偏轉到滿刻度的$\frac{1}{2}$；
第三步：讀出R₂的阻值，即認為電流表的內阻R_g=R₂．
現(xiàn)備有如下器材：
A．電流表（量程0～500μA，內阻約為200Ω）
B．電阻箱（范圍0～9999Ω）
C．電阻箱（范圍0～99999Ω）
D．滑動變阻器（范圍0～10kΩ）
E．電源（電動勢9V，內阻不計）
F．電源（電動勢3V，內阻不計）
G．開關和若干導線
（1）電路圖中R₁應選C，R₂應選B，電源應選E．（填入所選器材的字母代號）
（2）實驗中電流表內阻的測量值和真實值相比偏�。ㄌ睢捌�小”或“偏大”）
（3）實驗中讀得R₂的阻值為200Ω，若將此電流表改裝成量程為3V的電壓表，應串聯(lián)一個阻值為5800Ω的電阻．
（4）若用此改裝表去測量一穩(wěn)恒電壓，則測量值真實值相比偏�。ㄌ睢捌�小”或“偏大”）

Answer 1

分析 根據(jù)半偏法測電表內阻的實驗原理完成實驗步驟；
（1）根據(jù)半偏法測量電流表內阻的原理進行器材的選擇；
（2）根據(jù)實驗原理與實驗步驟應用并聯(lián)電路特點與歐姆定律分析實驗誤差；
（3）電流表改裝成電壓表要串聯(lián)一個大電阻分壓，應用串聯(lián)電路特點與歐姆定律可以求出串聯(lián)電阻阻值；
（4）改裝表的內阻測量值偏小，則電壓表示數(shù)偏�。�

解答 解：實驗步驟：
第一步：接通S₁，調節(jié)R₁，使電流表指針偏轉到滿刻度；
第二步：再接通S₂，保持R₁  不變，調節(jié)R₂，使電流表指針偏轉到滿刻度的$\frac{1}{2}$；
第三步：讀出R₂的阻值，即認為電流表的內阻R_g=R₂．
（1）“半偏法測量電流表內阻原理”，S₂打開與閉合，近似認為干路中電流不變，前提是R＞＞R_g．
故實驗器材選擇應滿足：①電源電動勢盡可能大，②R盡可能大．所以R₁選用大量程的電阻箱C，
R₂選用量程跟電流表內阻差不多的即可，選B．為減小實驗誤差，電源應選擇E；
（2）（3）當S₂閉合時，R₂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$\frac{{I}_{g}}{2}$，那么R₂支路的電流要大于$\frac{{I}_{g}}{2}$，
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阻的測量值比真實值要偏小．
（3）電流表改裝成電壓表要串聯(lián)一個大電阻分壓，分壓電阻阻值：R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g=$\frac{3}{500×1{0}^{-6}}$-200=5800Ω；
（4）電流表內阻測量值小于真實值，則改裝成電壓表時串聯(lián)的分壓電阻偏大，電壓表內阻偏大，
用改裝后的電壓表去測量一穩(wěn)恒電壓，由于電壓表內阻偏大，流過電壓表的電流偏小，
電壓表指針偏角偏小，則測量值和真實值相比，測量值偏小．
故答案為：R₁，R₂；（1）C，B，E；（2）偏��；（3）串，5800；（4）偏�。�

點評 本題考查半偏法測電流表內阻的原理和電壓表的改裝原理，難點是對半偏法測電流表內阻誤差的分析；知道半偏法測電表內阻的使用原來、電壓表的改裝原理是解題的前提與關鍵．