Question

【題目】某同學將一個量程為0~1mA、內阻未知的電流表G改裝為量程為0~3V的電壓表V。他先測量該電流表G的內阻Rg，再進行改裝，然后把改裝的電壓表與標準電壓表進行校準并進行誤差分析。實驗室準備的儀器有：

電源E（電動勢為4.5V，內阻約1.2Ω）

滑動變阻器R1（最大阻值為5000Ω，允許通過的最大電流約為0.02A）

滑動變阻器R2（最大阻值為20Ω，允許通過的最大電流約為1.0A）

電阻箱R（最大阻值為999.9Ω，允許通過的最大電流約為0.2A）

標準電壓表（最大量程為3.0V，內阻約為4000Ω）

開關兩個，導線若干

他的操作過程如下：

(1)先按如圖(a)所示的電路，測量電流表G的內阻Rg，其步驟為：

①將滑動變阻器R1調到最大，保持開關K2斷開，閉合開關K1，再調節(jié)滑動變阻器R1，使電流表G的指針指在滿刻度Ig處。

②保持滑動變阻器R1的阻值不變，再閉合開關K2，調節(jié)電阻箱R的阻值使電流表G的指針指在滿刻度的一半處，即

，

此時電阻箱上示數如圖(b)所示，則電流表G的內阻Rg=__Ω。

(2)他根據所測出的電流表G內阻Rg的值，通過計算后，在表頭G上串聯一個電阻R，就將電流表G改裝成量程0~3V的電壓表V，如圖(c)所示，則這個定值電阻的阻值為R=__Ω。

(3)他再用標準電壓表V0對改裝的電壓表進行校準，要求電壓能從0到最大值之間逐一進行校準，試在圖(d)的方框中補全校準電路圖，并標出所選用器材的符號，其中改裝的電壓表和標準電壓表已畫出。

（______________）

(4)由于電流表G內阻Rg的測量值____（填“小于”或“大于”）真實值，改裝電壓表V時串聯電阻R的阻值_____（填“偏大”或“偏小”），因此在校準過程中，改裝的電壓表的示數總比標準表的示數______(填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】 小于 偏大 偏小

【解析】

根據題目中給出的提示，以及電表的改裝知識進行解答。

(1)[1]電阻箱的讀數為

，

電流表的內阻為

；

(2)[2]由電壓表的改裝原理可知：

；

(3)[3]要求電壓從0到最大值之間逐一進行校準，因此應采用分壓法，滑動變阻器選用，標準電壓表和改裝電壓表應并聯。電路圖如圖所示：

；

(4)[4][5][6]用半偏法測電流表內阻時，由于電阻箱R的連入使得電路總電流變大，致使的測量值偏小，這樣在改裝電壓表時串聯電阻

，

其阻值偏大，使得校準時通過其電流值偏小，故改裝的電壓表示數小于標準表的示數。