Question

一只电压表的量程为1.0V，现要将它改装成量程为3.0V的电压表，并且用另一个量程为3.0V的精确的电压表对它进行校对．
（1）为了知道要改装的电压表的内阻，某同学采用了如图1所示的电路，用“半偏法”来测电压表的内阻，请你完成他的实验步骤：
①先将滑动片P移到______（填“最左端”、“中间”或“最右端”），将电阻箱R阻值调到零，闭合电键S，调节滑动片P，使电压表的指针满偏，即指到1.0V处；
②保持______不变，调整电阻箱R的值，使电压表的示数指在______V，则此时电阻箱的阻值就可以认为等于电压表的内阻．
用此电路测出的电压表的内阻要比实际值______（填“偏大”、“偏小”），为了减少误差，滑动变阻器R的阻值应尽量取______（填“大”或“小”）一点．
（2）若测出电压表的内阻为900Ω，则将它改装成量程3.0V的电压表时，可以将一个电阻箱与它______（填“串联”或“并联”），电阻箱的阻值取为______Ω．
（3）在对该电压表进行校对时，该同学已经选择了如图2所示的器材，请你将这些器材连接成所需的测量电路．（其中A为量程1.0V的电压表，B为量程为3.0V的精确的电压表）

Answer 1

【答案】分析：（1）滑动变阻器采用分压接法，为保证电路安全，闭合开关前，分压电路分得的电压应最小，为零，根据电路图确定滑片的位置；采用半偏法测电表内阻时，先调节滑动变阻器使电表满偏，然后保存滑片位置不变，调节电阻箱阻值，使电表半偏，此时电阻箱阻值等于电表内阻．根据串并联电路的特点分析实验误差．
（2）把小量程电压表改装成大量程电压表，应给电压表串联一个电阻，应用串联电路特点求出串联电阻阻值．
（3）校对改装的电压表，电压表示数应从零开始变化，滑动变阻器应采用分压接法，改装电压表与标准电压表并联，据此作出实验电路图．
解答：解：（1）①为保证电路安全，闭合开关时分压电路分压应该为零，由电路图可知，闭合开关前先将滑动片P移到最右端；将电阻箱R阻值调到零，闭合电键S，调节滑动片P，使电压表的指针满偏，即指到1.0V处；
②保持滑片P位置不变不变，调整电阻箱R的值，使电压表的示数为满刻度的一半，阻值指在电压表0.5V，则此时电阻箱的阻值就可以认为等于电压表的内阻．由电路图可知，在调节电阻箱阻值时，电压表所在支路电阻变大，分压电路分压变大，大于调节电阻箱阻值前的电压，而电压表示数半偏，则电阻箱两端电压大于电压表两端电压，由串联电路特点可知，串联电路电阻越大，两端电压越大，应从电阻箱阻值大于电压表内阻，我们认为电压表内阻等于电阻箱阻值，所以此电路测出的电压表的内阻要比实际值偏大；滑动变阻器阻值R越小，电压表满偏时分压电路电压变化越小，实验误差越小，因此为了减少误差，滑动变阻器R的阻值应尽量取小一点．
（2）把量程为1V的电压表改装为量程为3V的电压表，应该电压表串联一个电阻，由串联电路特点可知，电压表满偏时，串联电阻电压是2V，是电压表电压的两倍，由串联电路特点可知，串联电阻阻值应该是电压表内阻的2倍，电压表内阻为900Ω，则串联电阻阻值应该为900Ω×2=1800Ω．
（3）电压表与电阻箱串联组成改装后的电压表，滑动变阻器采用分压接法，标准电压表与改装后的电压表并联，对改装电压表校对的实验电路如图所示．
故答案为：（1）①最右端；②滑片P位置；0.5；偏大；小；（2）串联；1800；（3）电路图如图所示．

点评：本题考查了半偏法测电压表内阻的实验步骤、实验误差分析、设计实验电路等问题；要掌握半偏法测电表内阻的原理、减小实验误差的措施．