Question

某同学将一个量程为0~1mA、内阻未知的电流表G改装为量程为0~3V的电压表V。他先测量该电流表G的内阻R_g，再进行改装，然后把改装的电压表与标准电压表进行校准并进行误差分析。实验室准备的仪器有：

电源E（电动势为4.5V，内阻约1.2Ω）

滑动变阻器R₁（最大阻值为5000Ω，允许通过的最大电流约为0.02A）

滑动变阻器R₂（最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流约为1.0A）

电阻箱R（最大阻值为999.9Ω，允许通过的最大电流约为0.2A）

标准电压表（最大量程为3.0V，内阻约为4000Ω）

开关两个，导线若干

他的操作过程如下：

(1)先按如图(a)所示的电路，测量电流表G的内阻R_g，其步骤为：

①将滑动变阻器R₁调到最大，保持开关K₂断开，闭合开关K₁，再调节滑动变阻器R₁，使电流表G的指针指在满刻度I_g处。

②保持滑动变阻器R₁的阻值不变，再闭合开关K₂，调节电阻箱R的阻值使电流表G的指针指在满刻度的一半处，即

，

此时电阻箱上示数如图(b)所示，则电流表G的内阻R_g=__Ω。

(2)他根据所测出的电流表G内阻R_g的值，通过计算后，在表头G上串联一个电阻R，就将电流表G改装成量程0~3V的电压表V，如图(c)所示，则这个定值电阻的阻值为R=__Ω。

(3)他再用标准电压表V₀对改装的电压表进行校准，要求电压能从0到最大值之间逐一进行校准，试在图(d)的方框中补全校准电路图，并标出所选用器材的符号，其中改装的电压表和标准电压表已画出。

（______________）

(4)由于电流表G内阻R_g的测量值____（填“小于”或“大于”）真实值，改装电压表V时串联电阻R的阻值_____（填“偏大”或“偏小”），因此在校准过程中，改装的电压表的示数总比标准表的示数______(填“偏大”或“偏小”)。

Answer

小于 偏大 偏小

【解析】

根据题目中给出的提示，以及电表的改装知识进行解答。

(1)[1]电阻箱的读数为

，

电流表的内阻为

；

(2)[2]由电压表的改装原理可知：

；

(3)[3]要求电压从0到最大值之间逐一进行校准，因此应采用分压法，滑动变阻器选用，标准电压表和改装电压表应并联。电路图如图所示：

；

(4)[4][5][6]用半偏法测电流表内阻时，由于电阻箱R的连入使得电路总电流变大，致使的测量值偏小，这样在改装电压表时串联电阻

，

其阻值偏大，使得校准时通过其电流值偏小，故改装的电压表示数小于标准表的示数。