Question

15．某同學改裝和校準電壓表的電路圖如圖所示，圖中虛線框內是電壓表的改裝電路．已知表頭G滿偏電流為100μA，表頭上標記的內阻值為900Ω．R₁、R₂和R₃是定值電阻．利用R₁和表頭構成1mA的電流表，然后再將其改裝為兩個量程的電壓表．
（1）若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1V；若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3V．則根據題給條件，定值電阻的阻值應選R₁=100Ω，R₂=910Ω，R₃=2000Ω．
（2）用量程為3V，內阻為2500Ω的標準電壓表V對改裝表3V擋的不同刻度進行校準．所用電池的電動勢E為5V；滑動變阻器R有兩種規格，最大阻值分別為50Ω和5kΩ．為了方便實驗中調節電壓，圖中R應選用最大阻值為50Ω的滑動變阻器．
（3）校準時，在閉合開關S前，滑動變阻器的滑動端P應靠近M（填“M”或“N”）端．
（4）若由于表頭G上標記的內阻值不準，造成改裝后電壓表的讀數比標準電壓表的讀數偏小，則表頭G內阻的真實值大于（填“大于”或“小于”）900Ω．

Answer 1

分析 （1）根據串并聯電路的知識求定值電阻的阻值
（2）在保證安全的前提下，為方便實驗操作，應選擇最大阻值較小的滑動變阻器
（3）分壓電路，控制電路兩端的電壓由0開始增大，同時也起到保護作用
（4）改裝表的讀數比標準表的讀數偏小，指針偏轉的角度偏小，流過的表頭的電流偏小，可能是表頭電阻偏

解答 解：（1）根據題意與表頭G構成1mA的電流表，則有：${R}_{1}=\frac{{I}_{g}{R}_{g}}{I-{I}_{g}}$=$\frac{100×1{0}^{-6}×900}{1×1{0}^{-3}-100×1{0}^{-6}}$=100Ω
若使用a、b兩個接線柱，電壓表的量程為1V，則有：R₂=$\frac{{U}_{ab}-{I}_{g}{R}_{g}}{I}$=$\frac{1-0.09}{1×1{0}^{-3}}$=910Ω
若使用a、c兩個接線柱，電壓表的量程為3V，則有：R₃=$\frac{{U}_{ac}-{I}_{g}{R}_{g}-I{R}_{2}}{I}$=2000Ω
（2）電壓表與之并聯之后，電阻小于2500Ω，對于分壓式電路，要求滑動變阻器的最大值遠小于并聯部分，同時還要便于調節，故滑動變阻器選擇小電阻，即選擇50Ω的電阻．
（3）在閉合開關S前，滑動變阻器的滑動端P應靠近M端，這樣把并聯部分電路短路，起到一種保護作用．
（4）造成改裝后電壓表的讀數比標準電壓表的讀數偏小，說明通過表頭G的電流偏小，則實際其電阻偏大，故其實際阻值大于900Ω
故答案為：（1）100，910，2 000；（2）50；（3）M；（4）大于

點評 本題關鍵是電壓表和電流表的改裝原理，分析清楚電路結構，應用串并聯電路特點與歐姆定律即可正確解題．