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R₀約為1k。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(0~999.9)              D.滑動變阻器(0~500)

       E.電位器（一種可變電阻，與滑動變阻器相當）(0~5.1k)

       F.電位器（0~51k）

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300.0，則圖1中被測電流計G的內阻r_g的測量值為     ，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        k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V0、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V0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17.0k時，調整滑動變阻器R′的阻值，電壓表V0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7.0k時，調整R′的阻值，電壓表V0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            k，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       k的電阻。

 

Answer 1

【答案】

 (1)①BCF  ②BCAE  ③300  略小于  ④串 19.7

【解析】①半偏法測量表頭內阻時，首先選擇滑動變阻器（必須大于電路所需的最小電阻），根據電路的電壓為電動勢，電路的最大電流為表頭的滿偏電流，則最小電阻為，或，考慮到保護電阻1kΩ，則可知調節滑動變阻器使表頭滿偏時滑動變阻器的阻值分別接近29kΩ或6.5kΩ，電路圖中R₂是滑動變阻器，不能選D和E，只能選F。表頭滿偏時滑動變阻器的阻值越大，實驗的誤差越小。所以電源選擇電動勢為6V的B，而且滑動變阻器F的阻值也滿足調節所需。而R₁是用來測量表頭內阻的電阻箱，只能選C。

②實驗步驟：第一步閉合S₂，選B；第二步調節R₂阻值使電流計滿偏，選C；第三步閉合S₁，選A；第四步調節R₁阻值使電流計半偏，選E；第五步讀出R₁阻值為待測表頭的內阻。

③R₁的示數為待測表頭的內阻是300.0Ω，閉合S₁后，電路的總電阻減小，當表頭半偏時干路上的電流就大于表頭的滿偏電流，流過電阻箱的電流就大于表頭的滿偏電流，所以電阻箱的阻值略小于表頭的內阻。

④給表頭串聯一個電阻可以改裝為電壓表，改裝后的電壓表的內阻為=

2.0×10⁴Ω=20kΩ，則串聯電阻的大小為20kΩ－300Ω=19.7kΩ。

(2)①如圖 ②3.0    0.50   27.0

【解析】①本實驗是對改裝電壓表進行校準的，將改裝電壓表和標準電壓表并聯后要求電壓從0至滿偏變化，所以滑動變阻器采用分壓接法，電路連接如圖

②表頭的刻度均勻，當指針恰好指到滿量程的五分之二時，流過電流表的電流為0.4I_g，根據歐姆定律分別有和，解得：r_g=3.0 kΩ，I_g=0.50mA。

量程為15V的改裝電壓表的內阻，所以改裝時串聯的電阻是30 kΩ－3.0 kΩ=27 kΩ。