Question

7．（1）甲同學根據(jù)圖1所示電路采用“半偏法”測量一個量程為3V的電壓表內(nèi)阻（約3kΩ）．
①為使測量值盡量準確，在以下器材中，電阻箱R應選用B，滑動變阻器R₀應選用C，電源E應選用F（選填器材前的字母）．

A．電阻箱（0～999.9Ω）     B．電阻箱 （0～9999Ω）
C．滑動變阻器（0～50Ω）    D．滑動變阻器（0～2kΩ）
E．電源（電動勢1.5V）    F．電源（電動勢4.5V）
②該同學檢查電路連接無誤后，在開關S₁、S₂均斷開的情況下，先將R₀的滑片P調(diào)至a端，然后閉合S₁、S₂，調(diào)節(jié)R₀，使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度，再斷開開關S₂，調(diào)節(jié)R的阻值，使電壓表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半．如果此時電阻箱R接入電路中的阻值為3150Ω，則被測電壓表的內(nèi)阻測量值為3150Ω，該測量值略大于實際值（選填“略大于”、“略小于”或“等于”）．
（2）乙同學將一個電流計改裝成量程為3V的電壓表．該電流計內(nèi)部由表頭和定值電阻r串聯(lián)組成，其中表頭電阻r_g=100Ω，r約為幾千歐．為確定該電流計的滿偏電流I_g和r的阻值，他采用如圖2所示電路進行測量．
實驗中使用的電源電動勢E=3.0V，電阻箱R的最大阻值為9999Ω．具體操作步驟如下：
a．將滑動變阻器R₀的滑片P調(diào)到a端，電阻箱接入電路的阻值R調(diào)到5000Ω；
b．閉合S，僅調(diào)節(jié)R₀使電流計滿偏，記錄此時電阻箱接入電路的阻值R和電壓表的示數(shù)U；
c．斷開S，將滑動變阻器R₀的滑片P再次調(diào)到a端，將電阻箱接入電路的阻值R減小1000Ω；
d．重復步驟b、c，直到將電阻箱接入電路的阻值R調(diào)為0Ω，斷開S，結(jié)束實驗．
根據(jù)實驗測量出的多組數(shù)據(jù)繪制電壓表示數(shù)U隨電阻箱接入電路中的阻值R變化的圖象，如圖3所示．
①現(xiàn)有如下三種量程的電壓表，在該實驗中為使電壓的測量值盡可能準確，電壓表應選用的量程為B（選填器材前的字母）．
A．0～15V     B．0～3V      C．0～0.5V
②根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)繪制出的圖象，并考慮實驗中存在的誤差，可以推測出該表頭的滿偏電流I_g以及定值電阻r的值應為C．（選填選項前的字母）
A．30μA，2.4kΩ    B．300μA，5.0kΩ
C．300μA，2.4kΩ   D．30μA，5.0kΩ
③乙同學參考②中判斷的結(jié)果，他若將電流計串聯(lián)（選填“串”或“并”）一個阻值為7.5kΩ的電阻，就可以將該電流計改裝成量程為3V的電壓表．

Answer 1

分析 （1）①對于儀器的選擇，要根據(jù)實驗原理，結(jié)合題目中數(shù)據(jù)并根據(jù)實驗原理通過計算來確定．
②由半偏法測電阻實驗原理知，當調(diào)節(jié)電阻箱，分析電路結(jié)構(gòu)的變化，根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律分析電測量值的變化；
（2）①對于儀器的選擇，要根據(jù)實驗原理，結(jié)合題目中數(shù)據(jù)并根據(jù)實驗原理通過計算來確定；
②根據(jù)歐姆定律得出對應的函數(shù)關系，再結(jié)合圖象求解滿偏電流和定值電阻的阻值；
③改裝為電壓表需串聯(lián)一個電阻，串聯(lián)電阻（分壓電阻）阻值R可由I_gR_g+I_gR=U來計算，其中U為改裝后電壓表的滿篇電壓（量程）．

解答 解：（1）①使用半偏法進行測量，要求電阻箱應和待測電阻接近；故電阻箱應選擇B；
滑動變阻器采用分壓接法，故選擇小電阻；故選：C；
為了增大電流，電源選用電動勢較大的電源；故選：F；
②當調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表半偏時，由于干路電流幾乎未變，電阻箱與電流計中的電流相等，電阻必然相等．如果所得的R₁的阻值為3150Ω，則圖中被測電流計G的內(nèi)阻r_g的測量值為3150Ω．
實際上電阻箱串入后的，電路的總電阻增大了，串聯(lián)部分的總電壓增大了；電壓表半偏時，流過電阻箱的電壓大于電壓表的電壓，電阻箱接入的電阻大于電流計的電阻．所以，該測量值“略大于”實際值．
（2）①由于要求改裝后的電壓表量程為0～3，為了準確測量，電壓表應選：B；
②由歐姆定律可知：
U=I_gR+I_g（r_g+r）
圖象與縱坐標的交點為：I_g（r_g+r）=0.75；
I_g=k=$\frac{2.25-0.75}{5000}$=300μA；
聯(lián)立解得：r=2.4kΩ；
③將電流計改裝成電壓表，應串連接入一分壓電阻R，由歐姆定律及串聯(lián)電路分壓規(guī)律有：U=I_gR_g+I_gR其中U為改裝后電壓表的滿偏電壓，
則R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-Rg代入數(shù)據(jù)解得：R=7.5kΩ．
故答案為：（1）①B；C；F
②3150；略大于
（2）①B
②C
③串；7.5

點評 本題考查電表的改裝、半偏法原理及誤差分析，難度較大；要求能正確分析題意，明確對應的實驗方法，從而根據(jù)所學物理規(guī)律進行分析求解．