Question

12．在把一個(gè)2mA電流表改裝成電壓表的實(shí)驗(yàn)中，測定電流表的內(nèi)阻時(shí)，備有如下器材：
①電阻箱（阻值范圍0～999Ω）
②電阻箱（阻值范圍0～9999Ω）
③電源（電動勢2伏，有內(nèi)阻）
④電源（電動勢6伏，有內(nèi)阻）
另外有開關(guān)和導(dǎo)線若干．
（1）如果采用圖所示的電路測電流表的內(nèi)阻，并且要得到較高的精確度，那么在以上備用器材中，R₁應(yīng)選用②，電源應(yīng)選用④．
（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要進(jìn)行的步驟有：
A．合上S₁
B．合上S₂
C．記下R₂的阻值
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．按如圖所示的電路連接好電路并將R₁的阻值調(diào)至最大
以上步驟的合理順序是FADBEC_．
（3）正確操作后記錄的R₂阻值為100Ω，則被測電流表的內(nèi)阻r_g的測量值為100Ω．
（4）電流表內(nèi)阻的測量值與其真實(shí)值的大小關(guān)系是r_測小于r_真（填“大于”“小于或“等于”）
（5）把被測電流表改裝成量程為10V的電壓表應(yīng)串聯(lián)4900Ω的電阻．

Answer 1

分析 選擇器材合適的量程的前提是透徹理解半偏法測量電阻的原理，改裝電壓表的參照電表改裝原理的知識即可．電流表改裝成電壓表要串聯(lián)一個(gè)大電阻分壓

解答 解：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(shí)，設(shè)電流表滿偏電流I_g=$\frac{E}{r+R+{R}_{g}}$，實(shí)驗(yàn)要求R₁＞＞R_g，R₁＞＞r，這樣才有I_g≈$\frac{E}{{R}_{1}}$，當(dāng)S₂閉合時(shí)，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$\frac{{I}_{g}}{2}$，所以流過R₂的電流也為$\frac{{I}_{g}}{2}$，所以R₂=R_g．
（1）從上述原理可知，S₂打開與閉合，近似認(rèn)為干路中電流不變，前提是R₁＞＞R_g．故實(shí)驗(yàn)器材選擇應(yīng)滿足：要讓R₁＞＞R_g，則電阻大，需電源電動勢盡可能大，則電源選較大的④．R₁盡可能大．所以R₁選用大量程的電阻箱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(shí)驗(yàn)步驟的合理順序是FADBEC
（3）由上分析可知，當(dāng)F中記錄的R₂阻值為100Ω，則被測電流表的內(nèi)阻r_g的測量值也為100Ω；
（4）當(dāng)S₂閉合時(shí)，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(shí)電流表支路的電流等于$\frac{{I}_{g}}{2}$，那么R′支路的電流要大于$\frac{{I}_{g}}{2}$，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(shí)值要偏�。�
（5）電流表改裝成電壓表要串聯(lián)一個(gè)大電阻分壓
U=I_g（R₂+R）
10=2×10^-3（100+R）
得：R=4900Ω
故答案為：（1）②；④（2）FADBEC（3）100（4）小于（5）4900Ω

點(diǎn)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(diǎn)是對半偏法測電流表內(nèi)阻原理的解釋．