Question

8．某同學(xué)要把一個(gè)量程為100μA的直流電流計(jì)改裝成量度范圍是0～3V的直流電壓表．
他按圖1中所示電路，用半偏法測定電流計(jì)的內(nèi)電阻r_g．
（1）為使r_g的測量值盡量準(zhǔn)確，在以下器材中，電源E應(yīng)選用B，電阻器R₁應(yīng)選用C，電阻器R₂應(yīng)選用F，（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(dāng)）（0～5.1kΩ）
F．電位器（0～71kΩ）
（2）該同學(xué)在開關(guān)斷開情況下，檢查電路連接無誤后，將R₂的阻值調(diào)至最大，后續(xù)的實(shí)驗(yàn)操作步驟依次是A，C，B，E，最后記錄R₁的阻值并整理好器材．（請按合理的實(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)R₂的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
D．調(diào)節(jié)R₂的阻值，使電流計(jì)指偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
E．調(diào)節(jié)R₁的阻值，使電流計(jì)指偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半
F．調(diào)節(jié)R₁的阻值，使電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度
（3）如果所得的R₁的阻值為200.0Ω，則圖1中被測電流計(jì)的內(nèi)阻r_g的測量值為200.0Ω，該測量值略小于（選填“略大于”“略小于”或“等于”）實(shí)際值．
（4）給電流計(jì)串（選填“串”或“并”）聯(lián)一個(gè)阻值為29.8kΩ的電阻，就可以將該電流計(jì)改裝為量程為3V的電壓表．
（5）用改裝后的電壓表，按圖2所示的電路測量未知電阻R_x時(shí)，改裝后的電壓表的表頭（刻度盤仍為原電流表的刻度）示數(shù)如圖3所示，那么R_x兩端電壓的測量值為1.8V，測量值與R_x兩端的真實(shí)值相比偏�。ㄌ睢捌�大”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）對于儀器的選擇，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）該題考查半偏法測電阻的實(shí)驗(yàn)步驟．需牢記．也可依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理推出實(shí)驗(yàn)步驟．
（3）由半偏法測電阻實(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．
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，該測量值“略小于”表頭內(nèi)阻實(shí)際值．
（4）把電流表改裝成電壓表需要串聯(lián)分壓電阻，應(yīng)用串聯(lián)電路特點(diǎn)與歐姆定律可以求出串聯(lián)電阻阻值．
（5）根據(jù)圖示表盤確定電壓表分度值，然后讀出其示數(shù)，根據(jù)電壓表內(nèi)阻分析測量誤差．

解答 解：（1）由于要求改裝后的電壓表量程為0～3V，故選：B；
由實(shí)驗(yàn)原理知R₁應(yīng)能讀出具體數(shù)值，故選：C；
閉合S₂，電路中電流I不能大于100μA，由I=$\frac{E}{{R}_{2}+{R}_{0}}$知R₂=$\frac{E}{I}$-R₀，代入數(shù)據(jù)得：R₂≈60KΩ，故選：F；
（2）半偏法測電阻實(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)滑動變阻器R₂，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．故實(shí)驗(yàn)步驟是：A、C、B、E；
（3）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．如果所得的R₁的阻值為200.0Ω，則圖中被測電流計(jì)G的內(nèi)阻r_g的測量值為200.0Ω．
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，該測量值“略小于”實(shí)際值．
（4）將電流計(jì)改裝成電壓表，應(yīng)串連接入一分壓電阻R，串聯(lián)電阻阻值：R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g=$\frac{3}{100×1{0}^{-6}}$-200.0=29800Ω=29.8kΩ．
（5）電壓表量程為3V，由圖3所示可知，其分度值為0.3V，電壓表示數(shù)為1.8V；由于電流表內(nèi)阻測量值偏小，改裝后電壓表內(nèi)阻偏小，則電壓表測量值偏�。�
故答案為：（1）B；C；F；（2）A；C；B；E；（3）200.0；略小于；（4）串；29.8；（5）1.8；偏�。�

點(diǎn)評 本題考查電壓表的改裝及半偏法測電阻的實(shí)驗(yàn)；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(nèi)容才能解答此題．