Question

13．現(xiàn)有一塊直流電流計(jì)G，滿偏電流為200μA，內(nèi)阻約400Ω．某同學(xué)想把它改裝成量程為2V的電壓表，他首先根據(jù)圖示電路，用半偏法測(cè)定電流計(jì)G的內(nèi)阻．
（1）為提高測(cè)量準(zhǔn)確度，在以下器材中，電阻器R應(yīng)選用F；電池應(yīng)選用B（選填器材前的字母）．
A．電池（電動(dòng)勢(shì)1.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
B．電池（電動(dòng)勢(shì)4.5V，內(nèi)阻不計(jì)）
C．電阻箱（0～999.9Ω）
D．滑動(dòng)變阻器（0～500Ω）
E．電位器（一種可變電阻，與滑動(dòng)變阻器相當(dāng)）（0～5.1kΩ）
F．電位器（0～51kΩ）
（2）該同學(xué)在開關(guān)斷開的情況下，檢查電路連接無誤后，將R的阻值調(diào)至最大．后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作步驟依次是ACBE，最后記錄R?的阻值并整理好器材（請(qǐng)按合理的實(shí)驗(yàn)順序，選填下列步驟前的字母）．
A．閉合S₁
B．閉合S₂
C．調(diào)節(jié)R的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
D．調(diào)節(jié)R的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
E．調(diào)節(jié)R?的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
F．調(diào)節(jié)R?的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
（3）如果測(cè)得R?的阻值為400.0Ω，即為電流計(jì)G內(nèi)阻的測(cè)量值．則給電流計(jì)G串聯(lián)（選填“串”或“并”）一個(gè)阻值為9.6kΩ的電阻，就可以將該電流計(jì)G改裝成量程為2V的電壓表．
（4）請(qǐng)你推斷在本實(shí)驗(yàn)中電流計(jì)G內(nèi)阻的測(cè)量值R?比其內(nèi)阻的實(shí)際值R_g是偏大還是偏��；由于測(cè)得電流計(jì)G內(nèi)阻的準(zhǔn)確度將直接影響改裝電壓表的準(zhǔn)確度，請(qǐng)你分析說明利用半偏法測(cè)量電流計(jì)內(nèi)阻時(shí)使R?盡可能接近R_g的方法．

Answer 1

分析 （1）于儀器的選擇，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合題目中數(shù)據(jù)并根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理通過計(jì)算來確定．
（2）由半偏法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)原理知，當(dāng)調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表半偏時(shí)，由于干路電流幾乎未變，電阻箱與電流計(jì)中的電流相等，電阻必然相等．故半偏時(shí)R₁的阻值等于r_g．
（3）改裝為電壓表需串聯(lián)一個(gè)電阻，串聯(lián)電阻（分壓電阻）阻值R可由I_gR_g+I_gR=U來計(jì)算，其中U為改裝后電壓表的滿篇電壓（量程），該題中U=4
（4）實(shí)際上電阻箱R₁并入后，電路的總電阻減小了，干路電流增大了，電流計(jì)半偏時(shí)，流過電阻箱的電流大于流過電流計(jì)的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計(jì)的電阻．所以，該測(cè)量值“略小于”表頭內(nèi)阻實(shí)際值．

解答 解：（1）由于測(cè)量電路要讓電流計(jì)達(dá)到滿偏，則要選電源B，故選：B；
閉合S₂，電路中電流I不能大于200μA，由I=$\frac{E}{R+{R}_{g}}$
知R₂=$\frac{E}{I}-{R}_{g}$-R₀，代入數(shù)據(jù)得：R₂≈30KΩ，故選：F；
（2）半偏法測(cè)電阻實(shí)驗(yàn)步驟：第一步，按原理圖連好電路；第二步，閉合電鍵S₁，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R，使表頭指針滿偏；第三步，閉合電鍵S₂，改變電阻箱R₁的阻值，當(dāng)表頭指針半偏時(shí)記下電阻箱讀數(shù)，此時(shí)電阻箱的阻值等于表頭內(nèi)阻r_g．
故應(yīng)選ACBE
（3）將電流計(jì)改裝成電壓表，應(yīng)串連接入一分壓電阻R，由歐姆定律及串聯(lián)電路分壓規(guī)律有：U=I_gR_g+I_gR（其中U為改裝后電壓表的滿偏電壓）
則R=$\frac{U}{{I}_{g}}-{R}_{g}$=$\frac{2}{0.0002}-400$=9.6KΩ
（4）實(shí)際上電阻箱并入后的，電路的總電阻減小了，干路電流增大了，電流計(jì)半偏時(shí)，流過電阻箱的電流大于流過電流計(jì)的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計(jì)的電阻．所以，該測(cè)量值“略小于”實(shí)際值，為使誤差變小，則要在電流計(jì)達(dá)到滿偏時(shí)接入的電阻要大一些，并要選用電動(dòng)勢(shì)大的電源．
故答案為：（1）F   B
（2）ACBE
（3）串  9.6
（4）實(shí)際上電阻箱并入后的，電路的總電阻減小了，干路電流增大了，電流計(jì)半偏時(shí)，流過電阻箱的電流大于流過電流計(jì)的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計(jì)的電阻．所以，該測(cè)量值“略小于”實(shí)際值，為使誤差變小，則要在電流計(jì)達(dá)到滿偏時(shí)接入的電阻要大一些，并要選用電動(dòng)勢(shì)大的電源．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電壓表的改裝及半偏法測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)；該題難度較大，需掌握半偏法測(cè)電阻的方法，電表改裝原理及誤差分析等內(nèi)容才能解答次題．