Question

有一塊電流表G，表盤上標度為“0～300”，沒有注明單位，內阻約500Ω．實驗小組想將該電流表改裝成電壓表，另從實驗室找到下列可用器材：△
A．電壓表V（量程0～30mV，內阻約1 kΩ）；
B．電阻箱R_a（0～99999.9Ω）；
C．電阻箱R_b兩只（0～999.9Ω）；
D．電源E（電動勢為1.5V，內阻未知）；
E．開關S兩只，導線若干．
①實驗小組想在測定電流表內阻r_g的同時，能根據實驗數據分析確定電流表的標度單位，于是設計了如圖所示甲、乙兩種實驗電路，經小組試驗，兩種電路都能正常進行實驗測量．為了盡量減小實驗誤差，你認為應該選擇電路

 

進行實驗；
②根據你選擇的電路，應該由

 

與

 

來分析確定電流表的標度單位，估算表達式為

 

；

③根據你選擇的電路，分析產生實驗誤差的主要原因是

 

A．電源的內阻
B．電源的電動勢的大小
C．電壓表內阻
D．電阻箱R₁阻值的大小
E．電阻箱R₂阻值的精確度．

Answer 1

分析：①分析實驗中給出的儀器的性質，結合兩電路的特點進行選擇合適的電路；
②本實驗選用甲電路則需要測量電壓及電阻箱的示數，則由電路串并聯電路的規律可以求得電流內阻；
③分析甲、乙兩電路，根據兩電路中電表內阻的影響，從而實驗中誤差來源．

解答：解：①由于電源電動勢E=1.5V較小，R1+rg=

E

Ig

=0.005，電流表的標度單位只能是mA或μA，
因此R₁+r_g約5Ω或5000Ω，5Ω不合題意，5000Ω比電流表內阻并不滿足R₁?r_g，電壓表內阻又未知，
因此選擇圖乙，
閉合開關S₂時，保持R₂不變，反復調節R₁與R₃，使電流表指針半偏且電壓表示數不變，則電路總電流不變，使電壓表同時監測電路電流，減小實驗誤差，
故選擇圖乙；
②若選擇圖甲，需要測量電壓表示數及電阻箱阻值；則Ig=

Ug

rg

，Ug=

R2+R3

R2

，則Ig=

(R2+R3)U

rgR2

；
選擇圖乙時，開關S₂閉合前，通過電阻R₂的電流就是通過電流表的電流；
③此實驗電源內阻對實驗沒有影響，故A錯誤；
兩種電路都有電壓表作監測電表，因此因此電源電動勢大小及電阻箱R₁阻值的大小均對實驗沒有影響，BD錯；
若選擇圖甲，則電壓表內阻對電流表兩端電壓U_g的計算有較大影響，
而對圖乙，電壓表只起監測作用，因此選圖甲時應該選擇C項；
電阻箱R₂阻值的精確度對實驗直接造成影響，兩種選擇均要選E項．
故答案為：①乙；
②電壓表的示數U，電阻箱R₂的阻值；若選擇圖甲，Ig=

(R2+R3)U

rgR2

；若選擇圖乙，則Ig=

U

R2

；
③若選擇圖甲，則為CE；選擇圖乙，則為E．

點評：本題為開放式答題，結果并不維一，電路圖選擇甲、乙均可以實現實驗要求，關鍵是后續解答要正確對應．