Question

（1）甲同學要把一個量程為200μA的直流電流計G，改裝成量范圍是0～4V的直流電壓表．
①她按圖1所示電路、用半偏法測定電流計G的內電阻r_g，其中電阻R約為1kΩ．為使r_g的測量值盡量準確，在以下器材中，電源E應選用______，電阻器R₁應選用______，電阻器R₂應選用______（選填器材前的字母）．
A．電源（電動勢1.5V）B．電源（電動勢6V）
C．電阻箱（0～999.9Ω）D．滑動變阻器（0～500Ω）
E．電位器（一種可變電阻，與滑動變阻器相當）（0～5.1kΩ）
F．電位器（0～51kΩ）
②該同學在開關斷開情況下，檢查電路連接無誤后，將R₂的阻值調至最大．后續的實驗操作步驟依次是：______，______，______，______，最后記錄R₁的阻值并整理好器材．（請按合理的實驗順序，選填下列步驟前的字母）
A．閉合S₁
B．閉合S₂
C．調節R₂的阻值，使電流計指針偏轉到滿刻度
D．調節R₂的阻值，使電流計指針偏轉到滿刻度的一半
E．調節R₁的阻值，使電流計指針偏轉到滿刻度的一半
F．調節R₁的阻值，使電流計指針偏轉到滿刻度
③如果所得的R₁的阻值為300.0Ω，則圖1中被測電流計G的內阻r_g的測量值為______Ω，該測量值______實際值（選填“略大于”、“略小于”或“等于”）．
④給電流計G______聯（選填“串”或“并”）一個阻值為______kΩ的電阻，就可以將該電流計G改裝為量程4V的電壓表．
（2）乙同學要將另一個電流計G改裝成直流電壓表，但他僅借到一塊標準電壓表V、一個電池組E、一個滑動變阻器R′和幾個待用的阻值準確的定值電阻．
①該同學從上述具體條件出發，先將待改裝的表G直接與一個定值電阻R相連接，組成一個電壓表；然后用標準電壓表V校準．請你畫完圖2方框中的校準電路圖．
②實驗中，當定值電阻R選用17.0kΩ時，高整滑動變阻器R′的阻值，電壓表V的示數是4.0V時，表G的指針恰好指到滿量程的五分之二；當R選用7.0kΩ時，調整R′的阻值，電壓表V的示數是2.0V，表G的指針又指到滿量程的五分之二．由此可以判定，表G的內阻r_g是______kΩ，滿偏電流I_g是______mA．若要將表G改裝為量程是15V的電壓表，應配備一個______kΩ的電阻．

Answer 1

【答案】分析：（1）①對于儀器的選擇，要根據實驗原理，結合題目中數據并根據實驗原理通過計算來確定．
②該題考查半偏法測電阻的實驗步驟．需牢記．也可依據實驗原理推出實驗步驟．
③由半偏法測電阻實驗原理知，當調節電阻箱，使電流表半偏時，由于干路電流幾乎未變，電阻箱與電流計中的電流相等，電阻必然相等．故半偏時R₁的阻值等于r_g．
實際上電阻箱R₁并入后，電路的總電阻減小了，干路電流增大了，電流計半偏時，流過電阻箱的電流大于流過電流計的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計的電阻．所以，該測量值“略小于”表頭內阻實際值．
④改裝為電壓表需串聯一個電阻，串聯電阻（分壓電阻）阻值R可由I_gR_g+I_gR=U來計算，其中U為改裝后電壓表的滿篇電壓（量程），該題中U=4V．
（2）①校對改裝成的電壓表，應使電壓表與標準電壓表并聯，而且兩端的電壓應從零開始變化，觀察兩表示數的差值，確定對改裝時串接給電流計的分壓電阻增大些還是減小些．所以滑動變阻器應采用分壓式接法．
②由于V和改裝后的電壓表并聯，由題意知當選用R=17.0KΩ時，U=I_gR_g+I_gR=4V，
當選用R=7.0KΩ時，U=I_gR_g+I_gR=2V，將兩次的數值帶入U=I_gR_g+I_gR，組成二元一次方程組，即可求解．
解答：解：（1）①由于要求改裝后的電壓表量程為0～4V，故選B；
由實驗原理知R₁應能讀出具體數值，故選C；
閉合S₂，電路中電流I不能大于200μA，由知，代入數據得：R₂≈30KΩ，故選F；
故答案為：B；C；F
②半偏法測電阻實驗步驟：第一步，按原理圖連好電路；第二步，閉合電鍵S₂，調節滑動變阻器R₂，使表頭指針滿偏；第三步，閉合電鍵S₁，改變電阻箱R₁的阻值，當表頭指針半偏時記下電阻箱讀數，此時電阻箱的阻值等于表頭內阻r_g．
故應選B；C；A；E
故答案為：B；C；A；E
③當調節電阻箱，使電流表半偏時，由于干路電流幾乎未變，電阻箱與電流計中的電流相等，電阻必然相等．如果所得的R₁的阻值為300.0Ω，則圖中被測電流計G的內阻r_g的測量值為300.0Ω．
實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，電流計半偏時，流過電阻箱的電流大于流過電流計的電流，電阻箱接入的電阻小于電流計的電阻．所以，該測量值“略小于”實際值．
故答案為：300；略小于
④將電流計改裝成電壓表，應串連接入一分壓電阻R，由歐姆定律及串聯電路分壓規律有：U=I_gR_g+I_gR其中U為改裝后電壓表的滿偏電壓，則代入數據解得：R=19.7kΩ．
故答案為：串；19.7
（2）①校對改裝成的電壓表，應使電壓表與標準電壓表并聯，兩端的電壓從零開始變化，觀察兩表示數的差值，確定對改裝時串接給電流計的分壓電阻增大些還是減小些．所以滑動變阻器應采用分壓式接法，校對電路如圖3所示．
 

 
對電壓表，由歐姆定律有：，帶入兩次的R、標準電壓表示數U解得：
r_g=3.0KΩ，I_g=0.50mA．
  若要改裝成量程為15V的電壓表，由歐姆定律及串聯電路分壓規律有：U=I_gR_g+I_gR，代入數據解得，應串聯的分壓電阻為：R=27kΩ．
故答案為：3.0；0.50；27
點評：該題難度較大，需掌握半偏法測電阻的方法，電表改裝原理及誤差分析等內容才能解答次題．