Question

某同學準備用500μA的電流表改裝成一塊量程為2.0V的電壓表。他為了能夠更精確地測量電流表的內電阻，設計了如圖所示的實驗電路，圖中各元件及儀表的參數如下：

    A．電流表G_l(量程1.0mA，內電阻約100Ω)

    B．電流表G₂(量程500μA，內電阻約200Ω)

    C．電池組E(電動勢為3.0V，內電阻未知)

    D．滑線變阻器R(0～25Ω)

    K．四旋鈕電阻箱R₁(總阻值9999Ω)

    F．保護電阻R₂(阻值約100Ω)

    G．開關S₁，單刀雙擲開關S₂

    (1)實驗中該同學先合上開關S_l，再將開關S₂與a相連，調節滑線變阻器R，當電流表G₂有某一合理的示數時，記下電流表G₁的示數為I；然后將開關S₂與b相連，保持_________不變，調節________，使電流表G₁的示數仍為I時，讀取電阻箱的讀數為r。

    (2)由上述測量過程可知，電流表G₂內電阻的測量值r_g=_______。

    (3)若該同學通過測量得到電流表G2的內電阻值為190Ω，他必須將一個___________    kΩ的電阻與電流表G₂串聯，才能改裝為一塊量程為2.0V的電壓表。

    (4)畫出用標準電壓表V₀對改裝后的電壓表V所有刻度進行校對的電路圖。

Answer 1

(1)電阻R：電阻箱R₁(每空2分，共4分)

(2)r (4分)

(3)3.81 (4分)

(4)校對電壓表的電路如圖： (6分)

說明：(4)問中畫成限流電路的不能給分。

解析：此題要求學生用“等效替代法”測電流表的內阻，這種方法克服了“半偏法”出現的誤差。當S₂改接b時，要使G₁的示數不變，必須保證滑線變阻器的滑片不動，此時電阻箱的讀數就是待測電流表的內阻。要將電流表G₂改裝成量程為2.0V的電壓表，需要串聯的分壓電阻為R_分壓=3810Ω＝3.81kΩ；要對改裝后的電壓表所有刻度進行校準，即要求從“零”開始，所以變阻器要用分壓接法，且改裝后的電壓表與標準電壓表并聯。