Question

16．現(xiàn)有一塊59C2型的小量程電流表G（表頭），滿偏電流為50μA，內(nèi)阻約為800～850Ω，把它改裝成1mA、10mA的兩量程電流表．可供選擇的器材有：
滑動(dòng)變阻器R₁，最大阻值20Ω；滑動(dòng)變阻器R₂，最大阻值100kΩ
電阻箱R′，最大阻值9999Ω定值電阻R₀，阻值1kΩ；
電池E₁，電動(dòng)勢(shì)1.5V；電池E₂，電動(dòng)勢(shì)3.0V；電池E₃，電動(dòng)勢(shì)4.5V；（所有電池內(nèi)阻均不計(jì)）
單刀單擲開關(guān)S₁和S₂，單刀雙擲開關(guān)S₃，電阻絲及導(dǎo)線若干．
（1）采用如圖1所示電路測(cè)量表頭的內(nèi)阻，為提高測(cè)量精確度，選用的電池為E₃．

（2）用半偏法測(cè)圖1中的電流表G的內(nèi)阻．下列說法中正確是ABC．
A．電鍵S₁接通前，滑動(dòng)變阻器R必須調(diào)節(jié)到高阻值處．
B．電鍵S₂接通前，電阻箱R′的阻值無需調(diào)節(jié)．
C．當(dāng)電流表示數(shù)從滿偏電流I_g調(diào)到半偏電流$\frac{{I}_{g}}{2}$時(shí)，電阻箱R′中電流強(qiáng)度稍大于$\frac{{I}_{g}}{2}$．
D．滑動(dòng)變阻器R的阻值的大小，對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差沒有影響．
（3）將G改裝成兩量程電流表．現(xiàn)有兩種備選電路，圖2和圖3．圖2為合理電路，另一電路不合理的理由是圖3電路在通電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞．

Answer 1

分析 （1）的關(guān)鍵是明確此電路的實(shí)驗(yàn)原理是在保持電路中電流不變的情況下才行，根據(jù)閉合電路歐姆定律不難推得應(yīng)滿足變阻器的電阻遠(yuǎn)大于待測(cè)電流表的內(nèi)阻才行，所以應(yīng)選阻值大的變阻器以及電動(dòng)勢(shì)大的電源；
（2）的關(guān)鍵是根據(jù)電流表的改裝原理和并聯(lián)電阻的分流作用與電阻成反比的規(guī)律即可做出判斷；
（3）的關(guān)鍵是明確電路的連接情況即可．

解答 解：（1）根據(jù)圖1的測(cè)量原理可知，只有當(dāng)電路中的電流保持不變時(shí)測(cè)量的結(jié)果才較準(zhǔn)確，由閉合電路歐姆定律I=$\frac{E}{R+r}$可知，變阻器的電阻R越大于待測(cè)電流表的內(nèi)阻r，電路中的電流就穩(wěn)定，所以變阻器R₂（或最大阻值100kΩ）；同理，為使變阻器的電阻越大，則電源電動(dòng)勢(shì)的值也應(yīng)越大，所以電源應(yīng)選E₃．
（2）解：ABC、“半偏電流法”測(cè)定電流表G的內(nèi)電阻Rg的實(shí)驗(yàn)中，先閉合S₁，R必須調(diào)節(jié)到最高阻值是為了保護(hù)該電路的用電器；電路中電流較小，故A正確；有A項(xiàng)可知，本實(shí)驗(yàn)電路中電流很小，S₂接通前，R′不須調(diào)節(jié)到最大；故B正確；在R₁＞＞R₂的條件下，當(dāng)S₂接通時(shí)，R′有電流流過，R′和Rg并聯(lián)，并聯(lián)后的電阻減小，總電流增加，當(dāng)電流表示數(shù)從滿偏電流I_g調(diào)到半偏電流$\frac{{I}_{g}}{2}$時(shí)，R′中電流稍大于$\frac{{I}_{g}}{2}$；故C正確，
D、如果是理想的恒流電源，則電流表上的電壓應(yīng)該下降一半，這樣電流才能夠減少一半，這時(shí)并聯(lián)電阻上流過的電流與電流表一樣，電阻也就一樣；  如果R₁＞＞R₂，則總電阻的變化可以忽略，總電流的變化也就可以忽略，所以電源電動(dòng)勢(shì)的大小及相應(yīng)的R₁最大值的大小，對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差有很大影響，故D錯(cuò)誤．
故選：ABC
（3）選2，當(dāng)開關(guān)接到左邊接線柱時(shí)并聯(lián)電阻較小通過電流較大，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)改裝電流表的較大量程，接右邊接線柱時(shí)并聯(lián)兩個(gè)電阻，阻值較大，通過電流較小，所以此時(shí)對(duì)應(yīng)量程較小；不能選3是因?yàn)?電路在通電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞
故答案為
（1）E₃，
（2）ABC
（3）2，圖3電路在通電狀態(tài)下，更換量程會(huì)造成兩分流電阻都未并聯(lián)在表頭兩端，以致流過表頭的電流超過其滿偏電流而損壞

點(diǎn)評(píng) 解答第一問的前提是一定要理解半偏法測(cè)量電流表內(nèi)阻的原理，第三問校對(duì)電流表的電路圖是難點(diǎn)，同學(xué)往往忘記用滑動(dòng)變阻器的分壓接法