Question

13．某同学准备用500μA的电流表改装成一块量程为2.0V的电压表．他为了能够更精确地测量电流表的内电阻，设计了如图1所示的实验电路，图中各元件及仪表的参数如下
A．电流表G₁（量程1.0mA，内电阻约100Ω）
B．电流表G₂ （量程500μA，内电阻约200Ω）
C．电池组E（电动势为3.0V，内电阻未知）
D．滑线变阻器R（0-25Ω）
E．四旋钮电阻箱R₁（总阻值9 999Ω）
F．保护电阻R₂ （阻值约100Ω）
G．开关S₁，单刀双掷开关S₂

（1）实验中该同学先合上开关S_l，再将开关S₂与a相连，调节滑线变阻器R，当电流表G₂有某一合理的示数时，记下电流表G₁的示数I；然后将开关S₂与b相连，保持滑动变阻器接入电路的电阻不变不变，调节电阻箱的阻值，使电流表G_l的示数仍为I时，读取电阻箱读数r．
（2）由上述测量过程可知，电流表G₂内电阻的测量值r_g=r．
（3）若该同学通过测量得到电流表G₂的内电阻值为190Ω，他必须将一个3.81kΩ的电阻与电流表G₂串联，才能改装为一块量程为2.0V的电压表．
（4）在图2中的实物图中连线．

Answer 1

分析 （1）（2）由电路结构知电流表A₂与R₁具有同样位置，当通过电流相等时，电阻相等．则可得出测量值；
（3）电流表改装成电压表要串联电阻分压，串联的阻值为R=$\frac{U}{{I}_{g}}{-R}_{g}$，U为改装后的量程．
（4）如原理图即可得出实物图．

解答 解：（1）根据实验原理可知，①要保持电路不变即：滑动变阻器接入电路的电阻不变；调节电阻箱R₁，则可使G₁的读数不变；则电阻箱的读数即为G₂内电阻的测量值；
②则由电路规律可知，电流表内阻即为r；
（3）由改装原理可知，装成电压表要串联电阻R：R=$\frac{U}{{I}_{g}}{-R}_{g}$=$\frac{2}{500×1{0}^{-6}}$-190=3.81×10³Ω=3.81KΩ
（4）根据原理图连接实物图如右图所示；

故答案为：（1）滑动变阻器接入电路的电阻不变；电阻箱的阻值；
（2）r；
（3）3.81；
（4）如图所示．

点评 本题考查电表的改装及电阻的测量，要注意等效替代法的正确应用；等效替代思想是物理学中一种非常重要的思想方法，应该灵活运用．