Question

3．在“把小量程電流表改裝成電壓表”的實驗中，給出的器材有：
A．電流表（量程為200μA，內(nèi)阻約為200Ω）
B．標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程為2V）
C．電阻箱（0～999.9Ω）
D．滑動變阻器（0～200Ω）
E．電位器（0～47kΩ，電位器相當(dāng)于滑動變阻器）
F．電源（電動勢為2V，有內(nèi)阻）
G．電源（電動勢為6V，有內(nèi)阻）
H．開關(guān)兩個，導(dǎo)線若干

（1）首先要用“半偏法”測定電流表的內(nèi)阻．如果采用如圖1所示的電路測定電流表的內(nèi)電阻并且要想得到較高的精確度，那么以上給出的器材中，電阻R_l應(yīng)選用E，電阻R₂應(yīng)選用C，電源應(yīng)選用G．（填寫所選儀器前的字母即可）
（2）該實驗操作的步驟有：
A．閉合S₁；        B．閉合S₂；
C．觀察R₁的阻值是否最大，如果不是，將R₁的阻值調(diào)至最大；
D．調(diào)節(jié)R₁的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；
E．調(diào)節(jié)R₂的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；
F．記下R₂的阻值．
把以上步驟的字母代號按實驗的合理順序填寫在橫線上：CADBEF．
（3）如果在步驟F中所得的R₂的阻值為200Ω，則圖中被測電流表的內(nèi)阻R_g的測量值為200Ω，該測量值比實際值略�。ㄟx填“大”、“小”）．
（4）如果要將圖中的電流表改裝成量程為2V的電壓表，則改裝的方法是電流表應(yīng)串聯(lián)一個阻值為9800Ω的電阻．
（5）按上述方法將電流表與電阻箱改裝成一電壓表．現(xiàn)要對此電壓表進行校準(zhǔn)，所用的電路原理如圖2所示，圖3中給出了實驗器材的實物圖，請按原理圖的要求連成實驗電路．
（6）在校準(zhǔn)的過程中，發(fā)現(xiàn)新改裝的電壓表比標(biāo)準(zhǔn)電壓表的讀數(shù)略小，則應(yīng)適當(dāng)減�。ㄟx填“增大”或“減小”）電阻箱的阻值．

Answer 1

分析 本實驗通過半偏法測量電流表G的內(nèi)阻，抓住整個電路電流要基本保持不變，確定選擇的器材．并聯(lián)電阻后總電流變大，故通過并聯(lián)電阻的電流大于電流表的電流，則其電阻小于電流表的內(nèi)阻，即R′小于真實值，所以這種方法測出的電流表的內(nèi)阻Rg比它的真實值偏�。�
改裝成電壓表要串聯(lián)電阻，阻值為R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g．電壓表的示數(shù)偏小，且應(yīng)減小電阻箱的阻值．

解答 解：（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)電流表滿偏電流為：I_g=$\frac{E}{r+{R}_{1}+R}$，
實驗要求R₁＞＞R_g，R₁＞＞r，這樣才有I_g≈$\frac{E}{{R}_{1}}$，
當(dāng)S₂閉合時，R₂和R_g并聯(lián)，并聯(lián)后總阻值R_并＜R_g＜＜R₁，這樣才有S₂閉合后，電路中總電流幾乎不變，仍然近似等于$\frac{E}{{R}_{1}}$，
調(diào)節(jié)R₂使電流表半偏為$\frac{1}{2}$I_g，
所以流過R₂的電流也為$\frac{1}{2}$I_g，所以R₂=R_g． 從上述原理可知，S₂打開與閉合，近似認為干路中電流不變，前提是R₁＞＞R_g．
故實驗器材選擇應(yīng)滿足①電源電動勢盡可能大，②R₁盡可能大．所以R₁選用大量程的E，R₂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G．
（2）根據(jù)半偏法測量原理，則操作步驟為：按圖所示的電路圖連接好電路；將R₁的阻值調(diào)到最大；合上S₁；調(diào)節(jié)R₁的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度；合上S₂；調(diào)節(jié)R₂的阻值，使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半；記下R₂的阻值．
實驗步驟的合理順序是CADBEF．
（3）由上分析可知，當(dāng)F中記錄的R₂阻值為200Ω，則被測電流表的內(nèi)阻r_g的測量值也為200Ω；
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$\frac{1}{2}$I_g，那么R′支路的電流要大于$\frac{1}{2}$I_g，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�。�
（4）把電流表改裝成電壓表，需要串聯(lián)一個分壓電阻，電阻阻值：R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g=$\frac{2}{200×1{0}^{-6}}$-200=9800Ω；
（5）將標(biāo)準(zhǔn)電壓表與改裝好的電壓表進行并聯(lián)，結(jié)合電路圖，從而連接實物圖，注意電表的量程，及正負極；如圖所示：

（6）電壓表的示數(shù)偏小，則所串聯(lián)的電阻阻值R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g太大，則電流表內(nèi)阻測量值偏�。�要糾正則應(yīng)減小電阻箱的阻值；
故答案為：（1）E，C，G；
（2）CADBEF；
（3）200，小；
（4）串，9800；
（5）如上圖所示；
（6）減�。�

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，并應(yīng)掌握“半偏法”的含義，及會進行誤差分析．最后考查電路設(shè)計，由串聯(lián)關(guān)系中電壓與電阻關(guān)系求阻的方法，明確電壓表的改裝原理．