Question

（2007?武漢模擬）某同學(xué)準(zhǔn)備用500μA的電流表改裝成一塊量程為2V的電壓表．他為了能夠更精確地測量該電流表的內(nèi)電阻，設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路，圖1中各元件及儀表的參數(shù)如下：
A．電流表G₁（量程1mA，內(nèi)電阻約為100Ω）
B．電流表G₂（量程500μA，內(nèi)電阻約200Ω）
C．電池組E（電動(dòng)勢為3.0V，內(nèi)電阻未知）
D．滑動(dòng)變阻器R（阻值范圍0～10Ω）
E．電阻箱R₁（阻值范圍0～9999.9Ω）
F．保護(hù)電阻R₂（阻值約100Ω）
G．開關(guān)S₁，單刀雙擲開關(guān)S₂
（1）實(shí)驗(yàn)中該同學(xué)先按正確的操作步驟連接電路，接著合上開關(guān)S₁，再將開關(guān)S₂與a相連，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的滑片P，當(dāng)電流表G₂有某一合理的示數(shù)時(shí)，記下電流表G₁的示數(shù)為I；然后將開關(guān)S₂與b相連，保持

滑片p的位置

不變，調(diào)節(jié)

電阻箱

，使電流表G₁的示數(shù)仍為I時(shí)，讀取電阻箱的阻值為r．
（2）由上述測量過程可知，電流表G₂內(nèi)電阻的測量值r_g=

r

．
（3）若該同學(xué)通過測量得到電流表G₂的內(nèi)電阻為190Ω，他必須將一個(gè)

3810

Ω的電阻與電流表G₂串聯(lián)，才能改裝為一塊量程為2V的電壓表．
（4）改裝好的電壓表要與標(biāo)準(zhǔn)電壓表V₀進(jìn)行逐格核對，請你在答題卷上的方框中畫出核對電路圖．核對時(shí)，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)改裝的電壓表的指針剛好指向滿刻度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)電壓表V₀的指針恰好如圖2所示，由此可知，該改裝電壓表滿刻度時(shí)的百分誤差為

2.56

%．

Answer 1

分析：本題（1）的關(guān)鍵是明確本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理是在保持變阻器的輸出電壓不變的情況下，若電流表

G

1

的示數(shù)不變則說明電阻箱與電流表

G

2

的電阻相等；題（3）的關(guān)鍵是根據(jù)歐姆定律不難求出分壓電阻的阻值；題（4）的關(guān)鍵是由于校對電壓時(shí)需要電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)采用分壓式接法；讀出改裝電壓表的讀數(shù)，根據(jù)相對誤差的概念可求出相對誤差的數(shù)值．

解答：解：（1）本實(shí)驗(yàn)的原理要求變阻器的輸出電壓不變，所以應(yīng)保持滑片P位置不變（或保持R不變），此時(shí)如果電流表

G

1

的示數(shù)不變，則說明

G

2

電阻與電阻箱的阻值相等，所以應(yīng)調(diào)節(jié)電阻箱．
（2）由上面的分析可知，若變阻器的輸出電壓保持不變，電流表

G

1

的示數(shù)不變，則電流表

G

2

的內(nèi)阻應(yīng)與電阻箱電阻r相等，即

r

g

=r
（3）根據(jù)歐姆定律可得

I

g

(r

g

+R)=U，代入數(shù)據(jù)解得R=3810Ω
（4）滑動(dòng)變阻器應(yīng)用分壓式接法，電路圖如圖所示；由表盤可讀出U=1.95V，所以誤差γ=

△U

U

×100%=

2-1.95

1.95

×100%=2.56%

故答案為：（1）滑片P的位置，電阻箱
         （2）r
         （3）3810
         （4）如圖，2.56%

點(diǎn)評：本實(shí)驗(yàn)采用的是“等效替代”方法，關(guān)鍵是明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，只有在變阻器的輸出電壓保持不變的情況下才行．