Question

10．某物理课外小组要把一个量程为200μA的直流电流计G，改装成量程范围是0～4V的直流电压表．在操作中，他们选择了如图所示的电路来测定电流计G的内电阻r_g，其中电阻R₀为保护电阻，阻值约为1kΩ，实验室还提供了以下器材：
A．电源（电动势1.5V，内阻约为5Ω）　　　　
B．电源（电动势6V，内阻约为5Ω）
C．电阻箱（0～999.9Ω）
D．滑动变阻器（0～500Ω）
E．电位器（一种可变电阻，与滑动变阻器相当）（0～5.1kΩ）　　　
F．电位器（0～51kΩ）
（1）为使r_g的测量值尽量准确，在以上器材中，电源E应选用B，电阻器R₂应选用F（选填器材前的字母）．
（2）在开关断开情况下检查电路连接无误后，将R₂的阻值调至最大，后续的实验操作步骤依次是B；C；A；E，最后记录R₁的阻值并整理好器材．（请按合理的实验顺序，选填下列步骤前的字母）
A．闭合S₁
B．闭合S₂
C．调节R₂的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
D．调节R₂的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
E．调节R₁的阻值，使电流计指针偏转到满刻度的一半
F．调节R₁的阻值，使电流计指针偏转到满刻度
（3）如果所得的R₁的阻值为300.0Ω，给电流计G串联（选填“串”或“并”）一个阻值为19.7kΩ的电阻，就可以将该电流计G改装为量程4V的电压表．

Answer 1

分析 ①对于仪器的选择，要根据实验原理，结合题目中数据并根据实验原理通过计算来确定．
②该题考查半偏法测电阻的实验步骤．需牢记．也可依据实验原理推出实验步骤．
③改装为电压表需串联一个电阻，串联电阻（分压电阻）阻值R可由I_gR_g+I_gR=U来计算，其中U为改装后电压表的满篇电压（量程），该题中U=4V．

解答 解：①由于要求改装后的电压表量程为0～4V，故选：B；
闭合S₂，电路中电流I不能大于200μA，由I=$\frac{R}{{R}_{2}+{R}_{0}}$
知R₂=$\frac{E}{I}$-R₀，代入数据得：R₂≈30KΩ，故选：F；
②半偏法测电阻实验步骤：第一步，按原理图连好电路；第二步，闭合电键S₂，调节滑动变阻器R₂，使表头指针满偏；第三步，闭合电键S₁，改变电阻箱R₁的阻值，当表头指针半偏时记下电阻箱读数，此时电阻箱的阻值等于表头内阻r_g．
故应选B；C；A；E
③将电流计改装成电压表，应串连接入一分压电阻R，由欧姆定律及串联电路分压规律有：U=I_gR_g+I_gR其中U为改装后电压表的满偏电压，
则R=$\frac{U}{{I}_{g}}$-R_g，代入数据解得：R=19.7kΩ．
故答案为：①B；F；②B；C；A；E；③串；19.7．

点评 考查根据实验原理来选取电源与电表，掌握实验操作中步骤，注意该题难度较大，需掌握半偏法测电阻的方法，电表改装原理及误差分析等内容才能解答．