Question

19．某同學要將一個電流表改裝為電壓表，他先需要精確測量待改裝電流表的內電阻．實驗中備用的器材有：
A．待改裝電流表（量程0～300μA，內阻約為100Ω）
B．標準電壓表（量程0～3V）
C．電阻箱（阻值范圍0～999.9Ω）
D．電阻箱（阻值范圍0～99999.9Ω）
E．電源（電動勢4V，有內阻）
F．電源（電動勢12V，有內阻）
G．滑動變阻器（阻值范圍0～50Ω，額定電流1.5A）
H．開關兩個、導線若干

①如果采用如圖1所示的電路測定電流表G的內電阻，并且要想得到較高的精確度．那么從以上備用的器材中，可變電阻R₁應選用D，電源E應選用F．（填選項前的字母符號）
②如果實驗時要進行的步驟有
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的阻值調至最大；
D．調節R₁的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度；
E．調節R₂的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度的一半；
F．記下R₂的阻值．
進行實驗的合理步驟順序是CADBEF（填字母代號）．
③如果在步驟F中所得R₂的阻值為95.0Ω，要將該電流表G改裝成量程為0～3V的電壓表，則需要與電流表串聯一個阻值為9905Ω的電阻．
④在測量電流表內阻的過程中，如果該同學將電阻R₂的阻值從300Ω逐漸調小到0，則電阻R₂上消耗的電功率P₂隨電阻R₂的變化規律可能是圖2中四個圖的D．

Answer 1

分析 ①②、本實驗采取半偏法測量電流表的內阻，電阻箱電阻比較大時，遠大于電流表內阻時，可以認為電流中的總電流不變，調節R2時，使得電流表變為半偏，知電流表的電流與通過R₂的電流相等，因電壓相等，所以電阻相等，電阻箱R₂的阻值等于電流表的內阻．根據實驗的原理得出實驗的步驟，以及得出電流表的內阻．
③根據電流表的改裝原理可得出應串聯的電阻阻值；
④根據電源輸出功率的規律即可明確對應的圖象規律．

解答 解：①利用半偏法測量電流表G的內阻，要保證總電流基本不變，則R₁的阻值遠大于R₂的阻值，電動勢選擇大一些的．故可變電阻R₁應該選擇D；電源E應該選擇F．
②實驗采取半偏法測量，先觀察R₁的阻值是否最大，如果不是，將R₁的阻值調至最大，合上K₁，調節R₁的阻值，使電流表指針偏轉到滿刻度，再閉合K₂，調節R₂，使得電流表半偏，此時電阻箱R₂的阻值等于電流表的內阻，所以測量步驟為：CADBEF，
③小量程的電流表改裝為大量程的電壓表，需串聯電阻起分壓作用，R=$\frac{3}{300×1{0}^{-6}}$-95=9905Ω；
④將電流表等效為電源內阻，則可知，內R₂的阻值與內電阻相等時，功率最大，故功率應該隨R2的增大而先增大后減小，故圖象為D．
故答案為：①D、F  ②CADBEF  ③串、9905  ④D

點評 本題考查半偏法測電阻的實驗，要注意明確實驗原理，知道實驗中要保證干路電流基幾乎不變才能有效測量，所以應讓R₁的阻值遠大于R₂的阻值，同時為了有效測量應增大電源的電動勢，同時還要注意掌握圖象的正確分析處理．